專利名稱：雙金屬連接器及其生產(chǎn)方法，以及將其連接到結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括由具有不同性質(zhì)的金屬制成的部件的雙金屬連接器，更具體地涉及這樣的連接器，該連接器設(shè)計成能夠使其它部件通過所述連接器連接到諸如車體或機體和/或底盤的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及制造這種連接器的方法以及用于將這種連接器接合到結(jié)構(gòu)上的方法。
背景技術(shù)：
雙金屬部件在現(xiàn)有技術(shù)中公知并且例如在以下出版物中公開。
在US3,916,518中，一種用于將絕緣的鋁導(dǎo)線與銅端子電連接的肘型端子容納單體的雙金屬鋁-銅連接器。該連接器包括鋁部分和銅部分，它們通過慣性焊接過程在它們的整個界面上焊接在一起。用于制造單體的雙金屬連接器的方法大致包括以下步驟提供柱形銅坯料和柱形鋁坯料，對鋁坯料進(jìn)行熱處理，清潔坯料的待焊接的表面，通過慣性焊接過程將兩個坯料焊接在一起，并將接合的坯料加工成期望形狀的連接器。
在JP8338413中，公開了一種具有主體的鋼螺栓，該主體的頭部形成下支撐面。在支撐面上設(shè)置由鋁側(cè)和鋼側(cè)構(gòu)成的金屬合金。通過采用螺柱焊接使鋼側(cè)頂面連接到支撐面。通過點焊使一鋁件連接到鋁側(cè)的下表面。
在EP666614中，一種雙金屬連接器包括鋁部件和銅部件，它們通常通過摩擦焊接連接在一起，并從雙金屬接縫處沿相反方向延伸。接逢位于連接器的中間部分中，適用于連接到連接器安裝裝置。鋁部件設(shè)有第一葉片，該第一葉片(a)占據(jù)基本軸向定心的較寬區(qū)域；(b)具有兩個平行的相對表面，這兩個相對表面之間的厚度比中間部分的厚度小；并且(c)設(shè)有在所述相對表面之間延伸的至少一個通道。銅部件設(shè)有具有至少一個孔的第二葉片。
在SU979069中，公開了用于制造雙金屬接觸螺栓的方法，該方法包括以下操作以高接觸性質(zhì)修剪由塑性合金制成的接觸坯料，安置具有頭部的螺栓并將金屬的柱形凹口安置在該頭部內(nèi)。當(dāng)螺栓頭的外表面制成圓錐形并且將其擠壓穿過心軸且外徑平行擠壓時，該方法可更加經(jīng)濟地實行。內(nèi)凹口采用圓錐直徑的形式，通過下一操作可將插入該圓錐直徑的頭部進(jìn)行擠壓。
在US5,981,921和US6,379,254中，一種用于固定車輛驅(qū)動軸的構(gòu)件的方法包括將終端部件的頸部布置在驅(qū)動軸管的開口端中。該終端部件相對于驅(qū)動軸管保持，使得在頸部與驅(qū)動軸管之間形成環(huán)形間隙。圍繞驅(qū)動軸管鄰近接收該頸部的端部設(shè)有電感器。該電感器被通電以產(chǎn)生用于使驅(qū)動軸管圍繞頸部以高速壓縮的磁場，使得驅(qū)動軸管和終端部件彼此焊接。終端部件包括適于接收在管狀件內(nèi)的本體。該本體包括外表面，該外表面具有大致軸向延伸的第一部分和大致從第一部分徑向延伸的第二部分。該外表面包括形成在第二部分中的袋。終端部件還包括一對從機體部分延伸的臂，該臂具有貫穿形成的對準(zhǔn)孔。
轉(zhuǎn)讓給本受讓人的US5,824,998公開了一種方法，該方法通過脈沖磁力將一個工件沖擊在另一個上，從而接合這兩個工件。

發(fā)明內(nèi)容
本文的術(shù)語“金屬”包括任何金屬物質(zhì)，包括單一元素金屬，或者金屬和/或合金的混合物，或者合金或合金的混合物，等等。
本文的術(shù)語“相容性”指的是能夠例如通過焊接、螺栓連接或鉚接在一起而固定接合在一起的兩種金屬，其中在所述兩種金屬之間的界面處基本沒有腐蝕或者腐蝕至少低于預(yù)定的不可接受的閾值，并且/或者其中接合所述兩種金屬的方法不會損害在所述兩種金屬之間的接縫的機械完整性。這樣，例如當(dāng)將由相同金屬(例如鋁和鋁、銅和銅、黃銅和黃銅等)制成的兩個金屬構(gòu)件焊接在一起時，或者其中所述兩種金屬屬于相同的包括其基底金屬(base metal)的合金族時(例如一個鋁合金焊接到另一鋁合金上)，或者實際上不是相同族的一些特殊金屬對時，可實現(xiàn)相容性。
本文采用的術(shù)語“金屬族”包括具有共同基底金屬的金屬合金的集合或組，所述組還包括基底金屬自身。
本文的術(shù)語“結(jié)構(gòu)”指的是任何類型的結(jié)構(gòu)、機體、元件、構(gòu)件等，例如底盤或金屬機體，該結(jié)構(gòu)通過焊接、鉚接、螺栓連接等形成諸如船、公路車輛、航空器、航天器或任何其它類型的運輸工具的部分，例如船體、航空器、衛(wèi)星、太空船、導(dǎo)彈等的外蒙皮和/或內(nèi)部結(jié)構(gòu)；或者實際上任何基本靜止的結(jié)構(gòu)，例如鋁住宅(dwelling)或殼體，或者動態(tài)結(jié)構(gòu)，例如由所述第四金屬制成的擺橋，所述第四金屬通常是與所述第一金屬相同的金屬或者是與所述第一金屬相同金屬組的金屬。
本發(fā)明在其第一方面涉及一種雙金屬連接元件，該雙金屬連接元件包括第一部件，該第一部件由第一金屬制成，并具有適用于通常固定連接到一結(jié)構(gòu)的第一部分、和包括限定一空腔的周壁的第二部分；以及第二部件，該第二部件由第二金屬制成，并具有第三部分和第四部分，所述第三部分相對于所述空腔被同心接收，并通過脈沖磁力成形(PMF)處理相對于所述第一部件固定，所述PMF處理包括將所述周壁沖擊到所述第三部分上，所述第四部分適于在其上連接由第三金屬制成的另一構(gòu)件；其中所述結(jié)構(gòu)由可與所述第一金屬相容的第四金屬制成。具體地說，所述第四金屬適合于形成機械上堅固的焊縫，該焊縫對由所述第四金屬與所述第一金屬之間的接觸產(chǎn)生的電解腐蝕具有抵抗性。
或者，除了適于連接到由第三金屬制成的另一構(gòu)件上之外，所述第四部分可以是對給定應(yīng)用具有特殊重要性的特殊形式。例如，所述第四部分可以呈渦輪葉片的形式，因此代表高價值零件(high value item)。
所述空腔包括用于將所述第二部件相對于所述第一部件同軸對準(zhǔn)的凹部，并且所述第三部分同軸接收在所述凹部中。
在一個實施例中，所述第一部分包括從該第一部分沿著與所述第二部件相反的方向縱向伸出的多個隔開的趾部。所述第一部分適于通過在所述趾部與另一構(gòu)件之間形成合適的焊縫而固定連接到所述構(gòu)件上。
在另一實施例中，所述第一部分包括周向凸緣，該周向凸緣限定所述第一部件的與所述第二部件相對的縱向端。所述第一部分適于通過任意合適的焊接方法在其與一結(jié)構(gòu)之間形成合適的焊縫而固定連接到該結(jié)構(gòu)上。所述焊接方法例如可包括熔焊、束焊接、電阻焊接、固態(tài)焊接等的任何一種。具體地說，所述焊接方法可包括以下任何一種GTAW(鎢電極惰性氣體保護焊)、GMAW(氣體保護金屬極電弧焊)、LBW(激光束焊接)、EBW(電子束焊接)、RSW(電阻點焊)、SW(縫焊)、PW(保護焊)、PRW(脈沖電阻焊)、螺柱焊、FRW(摩擦旋轉(zhuǎn)焊)、FOW(鍛焊)、攪拌摩擦焊、摩擦點焊等等。
這樣，在一個具體實施例中，所述第一部件為局部實心或完全實心(基本非中空)，并包括用于焊接到所述結(jié)構(gòu)上的所述趾部。在另一具體實施例中，所述第一部件也是實心并包括用于利用任意合適的方法焊接、螺栓連接或鉚接到所述結(jié)構(gòu)上的基座。在又一具體實施例中，所述第一部件為中空，并通常通過摩擦焊接或任意其它合適的焊接過程而焊接到所述結(jié)構(gòu)上。
在其它實施例中，所述第一部分可適于以不同方式，例如通過螺栓連接、鉚接等連接到一結(jié)構(gòu)或其它構(gòu)件上。
任選的是，所述第四部分包括用于使另一構(gòu)件可連接到其上的螺紋。任選的是，所述第四部分包括平坦部分，該平坦部分具有用于使另一構(gòu)件可連接到其上的孔。還任選的是，所述第三部分包括與所述第四部分并置的、用于使另一構(gòu)件可安置和連接到其上的環(huán)形表面。任選的是，所述第四部分適于在其上焊接另一構(gòu)件。
通常，所述第一金屬和所述第二金屬具有基本不同的性質(zhì)，例如彼此不同的導(dǎo)電性。然而，當(dāng)所述第一金屬與所述第二金屬事實上是相同金屬時，也可以提供根據(jù)本發(fā)明的雙金屬構(gòu)件。比如說，當(dāng)用戶有一些零件(第一部件)，所述零件是高價值部件并且需要用與該零件不同的終端部件改型，所述終端部件由與所述第一部件相同的金屬制成時，本發(fā)明的這種應(yīng)用可具有優(yōu)點。這種高價值的第一部件可以例如包括燃?xì)鉁u輪葉片。
通常，所述第一金屬從鋁、鋁合金、銅、銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦、鈦合金等中選擇但不限于此。通常，所述第二金屬從不銹鋼、鋼、銅、黃銅、鈦以及它們的合金中選擇但不限于此。通常，所述第三金屬可以是不銹鋼、鋼、銅、黃銅、鈦以及它們的合金中的任一種。通常，所述第四金屬從鋁、鋁合金、銅、銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦、鈦合金等中選擇但不限于此。通常，所述第一金屬和所述第四金屬包含在相同的金屬族中。
通常，所述第一金屬和所述第二金屬屬于不同的金屬族，不過這兩種金屬也可屬于相同的金屬族。
通常，所述第一部件和所述第二部件均形成為整體構(gòu)件。
在所述連接元件的一個具體實施例中，所述第一金屬為鋁或鋁合金，所述第二金屬是不銹鋼。
任選的是，所述周壁和所述第三部分可以通過由PMF處理產(chǎn)生的焊接而接合在一起，以提供高強度接縫，并且與所述PMF處理相關(guān)的沖擊速度可在例如大約200m/sec至大約500m/sec的范圍內(nèi)。任選的是，所述周壁和所述第三部分可以通過由PMF處理產(chǎn)生的卷曲成形而接合在一起，以提供較低強度的接縫，并且與所述PMF處理相關(guān)的沖擊速度可在大約50m/sec至大約200m/sec的范圍內(nèi)。
在一些實施例中，在所述第一部分與所述周壁的內(nèi)表面之間的徑向間隙(h2)的大小與所述周壁的厚度(t1)的大小根據(jù)以下關(guān)系式相關(guān)h2＝k*(t1)其中k是值在大約0.5與大約0.9之間的系數(shù)。
與構(gòu)成為提供所述MPF處理的裝置的成形線圈相關(guān)的管腔的直徑D的大小與所述周壁的外直徑D3的大小可根據(jù)以下關(guān)系式相關(guān)D＝D3+q其中q在大約0.5mm與大約5.00mm之間，優(yōu)選在大約1.5mm與大約3.0mm之間。
所述周壁在所述第一部件上變形的區(qū)域的軸向長度l1的大小與由與構(gòu)成為提供所述MPF處理的裝置的成形線圈相關(guān)的管腔提供的工作區(qū)的軸向長度l0和直徑D的大小可根據(jù)以下關(guān)系式相關(guān)l1＝(0.5～0.9)*l0，當(dāng)D大于l1時l1＝l0， 當(dāng)D小于等于l1時。
本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)雙金屬連接元件的方法，該方法包括提供第一部件，該第一部件由第一金屬制成，并具有適用于固定連接到一結(jié)構(gòu)的第一部分、以及包括限定一空腔的周壁的第二部分；提供第二部件，該第二部件由第二金屬制成，并具有第三部分，相對于所述空腔同心接收所述第三部分，并通過脈沖磁力成形(PMF)處理相對于所述第一部件固定所述第三部分，所述PMF處理包括將所述周壁沖擊到所述第三部分上，其中所述第二部件包括第四部分，所述第四部分適于在其上連接由第三金屬制成的另一構(gòu)件；其中所述結(jié)構(gòu)由可與所述第一金屬相容的第四金屬制成。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，所述第一金屬和所述第二金屬通常具有彼此基本不同的性質(zhì)，例如彼此不同的導(dǎo)電性。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了用于將構(gòu)件連接到結(jié)構(gòu)的方法，其中所述構(gòu)件和所述結(jié)構(gòu)由不相容的金屬制成，以防止它們之間的電解腐蝕，所述方法包括提供一種由兩種金屬制成的雙金屬連接器元件，第一金屬與所述結(jié)構(gòu)金屬相容，第二金屬與所述構(gòu)件金屬相容，其中所述兩種金屬以基本防止它們之間的電解腐蝕的方式在所述連接器中接合；通過所述連接器的由所述第一金屬制成的部件，利用合適的焊接過程，將所述雙金屬連接器元件焊接到所述結(jié)構(gòu)上。
所述雙金屬連接器元件通常通過合適的脈沖磁力成形(PMF)處理形成，即，通過PMF處理將所述第一金屬與所述第二金屬焊接而形成，并通常為本發(fā)明的雙金屬連接元件的形狀和結(jié)構(gòu)。
所述方法可應(yīng)用到任意合適的結(jié)構(gòu)，例如包括公路車輛、航空器、海上運輸船、水陸兩用船、衛(wèi)星、太空船、導(dǎo)彈中的任一種的至少一部分、基本靜止的結(jié)構(gòu)、動態(tài)結(jié)構(gòu)等等。具體地說，該結(jié)構(gòu)可包括底盤、金屬機體、船體、車輛外蒙皮、車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)、金屬殼體、擺橋等中的任一種。
所述第一金屬可從例如鋁、鋁合金、銅、銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦、鈦合金等中選擇。所述第二金屬從例如不銹鋼、鋼、銅、黃銅、鈦以及它們的合金中選擇。所述結(jié)構(gòu)可以由從例如鋁、鋁合金、銅、銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦、鈦合金中選擇的金屬制成。所述第一金屬和制成所述結(jié)構(gòu)的所述金屬包含在相同的金屬族中。
所述焊接過程可包括例如熔焊、束焊接、電阻焊接、固態(tài)焊接等的任何一種。具體地說，所述焊接方法可包括以下任何一種GTAW(鎢電極惰性氣體保護焊)、GMAW(氣體保護金屬極電弧焊)、LBW(激光束焊接)、EBW(電子束焊接)、RSW(電阻點焊)、SW(縫焊)、PW(保護焊)、PRW(脈沖電阻焊)、螺柱焊、FRW(摩擦旋轉(zhuǎn)焊)、FOW(鍛焊)、攪拌摩擦焊、摩擦點焊等等。
這樣，在某些需要將由不同金屬(這些金屬常常具有明顯不同的性質(zhì)，例如導(dǎo)電性)制成的構(gòu)件連接的工業(yè)應(yīng)用中，例如在諸如救護車和消防車的車輛中，當(dāng)需要利用鋼螺栓將鋁板與縱梁螺紋連接或鉚接時，或者當(dāng)需要將鋼構(gòu)件與鋁底盤或另一構(gòu)件焊接在一起時，可用到本發(fā)明的雙金屬連接器。在另一應(yīng)用中，本發(fā)明的雙金屬連接器可用于例如采用銅線連接而有利于車輛的鋁機體或底盤的接地，并且通常需要在鋼螺釘或螺栓上連接銅線或線纜，因為鋁一般來說缺少這種連接所必需的機械強度。
在各種情況下，本發(fā)明的連接器基本避免了或最小化在具有明顯不同的導(dǎo)電性的金屬之間的接觸區(qū)域中可能發(fā)生的電解腐蝕。雖然在使用不銹鋼時通常不會遇到這種腐蝕問題，但不銹鋼一般來說不適于焊接，因為容易在焊縫處形成相對脆弱的化合物，并且當(dāng)這些構(gòu)件將經(jīng)受動態(tài)力時，例如在車體和底盤中，一般更希望將鋼構(gòu)件與鋁構(gòu)件進(jìn)行焊接而不是螺栓連接，本發(fā)明的連接器在使所述鋼構(gòu)件能夠有效地焊接在適當(dāng)位置的情況中非常有用。


為了理解本發(fā)明并明白它是如何在實踐中實現(xiàn)的，將參照附圖僅以非限定性示例的方式描述優(yōu)選實施例，附圖中圖1以側(cè)剖視圖示出了插入PMF裝置的管腔中的本發(fā)明的第一實施例。
圖2A和圖2B以立體圖示出了在進(jìn)行PMF處理之前和之后的圖1的實施例。
圖3A以剖視圖、圖3B至3D以局部立體圖示出了圖1的實施例的各種修改。
圖4以側(cè)剖視圖示出了插入PMF裝置的管腔中的本發(fā)明的第二實施例。
圖5以側(cè)剖視圖示出了在對其施加PMF處理并焊接到結(jié)構(gòu)上之后的圖4的實施例的變型，該變型包括固定在其上的部件。
圖6以局部側(cè)剖視圖示出了圖4和圖5的實施例的鄰接邊緣的變型。
圖7A至7D以側(cè)剖視圖示出了在對其施加PMF處理之前的圖4的實施例的多個變型。
圖8以側(cè)剖視圖示出了在進(jìn)行PMF處理之前的本發(fā)明的第三實施例。
圖9以立體圖示出了利用固態(tài)焊接方法固定在結(jié)構(gòu)上的圖8的實施例。
圖10以側(cè)剖視圖示出了利用固態(tài)焊接方法固定在結(jié)構(gòu)上的圖1的實施例的變型。
圖11以立體圖示出了利用熔焊方法固定在結(jié)構(gòu)上的圖8的實施例。
圖12以立體圖示出了利用束焊接方法固定在結(jié)構(gòu)上的圖8的實施例。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種雙金屬連接元件及其制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明的第一實施例在圖1、2A和2B中示出，并包括總體由100表示的雙金屬連接元件，該雙金屬連接元件具有由第一金屬制成的第一組成部件110、以及由第二金屬制成的第二組成部件130。第二部件130適用于在其上連接構(gòu)件140，該構(gòu)件140由與所述第二金屬總體相容的第三金屬制成，而第一部件110適用于接合或連接到結(jié)構(gòu)190，該結(jié)構(gòu)由與所述第一金屬總體相容的第四金屬制成。
第一部件110總體為柱形并在其一個縱向端部包括呈基座112形式的第一部分，該基座特別適用于使其能夠焊接到由所述第四金屬制成的結(jié)構(gòu)190上，該第四金屬通常是與上述第一金屬相同的金屬或相同的金屬族。為此，在本實施例中基座112包括從該基座沿縱向方向伸出的一對徑向相對的趾部114。在其它實施例中，可能有按期望相對于基底112的周邊布置的更多個趾部?；蛘?，基底112可按照不同方式適于使其焊接到結(jié)構(gòu)190上。
當(dāng)期望將連接元件100固定連接到另一結(jié)構(gòu)190時，在趾部114與構(gòu)件190的表面之間形成焊縫192。有利地是，趾部114為基座112提供了相對于結(jié)構(gòu)190的不連續(xù)的錨固點。例如，這種結(jié)構(gòu)可使水能夠從基座與構(gòu)件190之間排出，從而在焊接過程之后不會使水聚集在基座內(nèi)。
焊接過程可包括任意合適的焊接過程，例如熔焊，諸如GTAW(鎢電極惰性氣體保護焊)或GMAW(氣體保護金屬極電弧焊)，等等(圖2B例示出)；束焊接，例如包括LBW(激光束焊接)或EBW(電子束焊接)等等；電阻焊接，例如RSW(電阻點焊)、SW(縫焊)、PW(保護焊)、PRW(脈沖電阻焊)、螺柱焊等等；固態(tài)焊接，例如包括FRW(摩擦旋轉(zhuǎn)焊)、FOW(鍛焊)、攪拌摩擦焊、摩擦點焊等等。
在圖10中示出的FRW示例中，基座12不包括趾部114，而是該基座的自由端150在與結(jié)構(gòu)190抵靠接觸的同時以合適的高速旋轉(zhuǎn)，使得當(dāng)適當(dāng)?shù)膲毫和相對旋轉(zhuǎn)R施加在元件100上時，在基座112與結(jié)構(gòu)190之間的界面中形成摩擦旋轉(zhuǎn)焊縫152。當(dāng)然，自由端150可以是圖6所示的實心柱形，或者可選地為管狀，在后一情況下端部150的環(huán)形邊緣形成與結(jié)構(gòu)190的FRW焊縫。
第一部件110在與所述基座112相對的第二縱向端部包括直徑為D3的第二部分120，該第二部分包括周壁122并限定直徑為D1的空腔124。這樣，與大致實心的非中空基座112相對，第二部分120大致為中空。周壁122通常具有基本均勻的徑向厚度t1，并且在通常為管狀的同時，可包括任意合適的截面，例如橢圓形或多邊形。具體地說，空腔124具有開口縱向端126，以及縱向相對的封閉端，該封閉端包括軸向凹口或凹部128，該凹口或凹部128相對于所述空腔124同軸布置，并具有直徑D2和深度h1。有利地是，漏斗口和斜切部分127將空腔124與凹部128連接。凹部128用作接收第二部件130的面向內(nèi)的自由端134的安置結(jié)構(gòu)。在其它實施例中，所述第一部件的第一部分可優(yōu)選與用于接收自由端134的任何安置結(jié)構(gòu)一體地形成，并且可包括例如環(huán)形階梯狀凹口、多個止動部或接片等等，從而例如至少在對所述元件施加所述PMF處理之前將所述第二部件保持在適當(dāng)位置并使其能夠相對于所述第一部件同軸對準(zhǔn)。
在本實施例中，連接器100的第二部件130呈柱形桿的形式，具有第一部分132，并包括可相對于凹部128優(yōu)選以緊密配合的方式接收的縱向端134。雖然第二部件130基本為實心，即非中空，但在其它實施例中該部件也可以為中空或部分中空，通常只要它仍然在機械上足夠堅固從而能對其施加PMF處理(下面將更清楚)而不會使該部件明顯彎折即可。這樣凹部128使第一部件110和第二部件130能夠同軸對準(zhǔn)并以簡單的方式保持在適當(dāng)位置直到施加PMF處理，如下所述。這樣，端部134的直徑剛剛小于D2，并且凹部128有利于第一部分132以同心方式相對于空腔124安置，從而在第一部分132與空腔124的內(nèi)表面之間留下徑向間隙h2?；蛘撸瞬?34的直徑可基本等于或略大于D2，從而必須強制第二部件130與第一部件110軸向接合。
在其它實施例中，第二部件130可以不是柱形，而是具有任意合適的截面，例如橢圓形或多邊形。而且，第二部件130可以是棱柱形，沿其縱向長度具有基本不變的截面?；蛘呃鐓⒄請D3A，第二部件的第一部分132’可具有大于D2但小于D1的直徑，并且較小直徑D2的端部134’從第一部分132’以階梯方式同軸伸出，從而被接收在凹部128中。任選地，第一部分132’也可在其鄰近第二部分138’的縱向端處呈階梯狀，包括有利于墊圈142等定位在第二部分上的一個或多個環(huán)形表面135，該墊圈可能例如攜有接地線纜144。螺母146可按照正常方式使用以將墊圈固定在第一部分132’上，并且螺母146可任選地焊接在149處的適當(dāng)位置。
這樣，與第一部分132縱向相對的第二部分138’或138適用于在其上連接另一構(gòu)件140，該構(gòu)件可由所述第二金屬制成，或者實際上由可與第二金屬相容的另一金屬，即所述第三金屬制成。因此，第二部分138或138’可包括適用于在其上擰入螺母等的螺紋部分?；蛘撸诙考牡诙糠?38或138’可包括平坦部分，用于在其上焊接或熔接線纜或線?；蛘邊⒄請D3B和3C，例如第二部件的第二部分138’可包括平坦部分137，該平坦部分具有貫穿的螺紋孔或光滑孔136，從而使螺栓能連接到其上，以將例如另一構(gòu)件固定在連接器100上?；蛘邊⒄請D3D，例如，第二部件的第二部分138”包括橫向孔133，橫向孔133可以是螺紋孔或光滑孔。
利用產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拇琶}沖力而使周壁122沖擊到第一部分132上的過程，將第二部件130相對于第一部件110固定。在US5,824,998(轉(zhuǎn)讓給本受讓人)中描述了適當(dāng)?shù)拿}沖磁力成形(PMF)過程，并且此處完全結(jié)合該參考文獻(xiàn)的內(nèi)容。公開的PMF處理可應(yīng)用于本發(fā)明，加以必要的變更。具體地說，通過凹部128使第二部件130相對于第二部件110安置，使得第一部分132相對于周壁134同心同軸地布置，將還未固定的連接器100插入成形線圈46的管腔50中(圖1)。成形線圈46可操作地連接到適當(dāng)?shù)某潆姾筒僮髟O(shè)備(未示出)，并且在線圈46中放出適當(dāng)?shù)碾娏饕韵鄬τ谶B接器100的容納在管腔50中的部分產(chǎn)生PMF效應(yīng)，從而導(dǎo)致周壁134被壓縮并被沿著區(qū)域Z(圖2B)沖擊到第一部分132上。
實質(zhì)上，脈沖電流發(fā)生器在線圈46中產(chǎn)生高電流脈沖，該電流在線圈的工作區(qū)，即管腔50中產(chǎn)生強磁場。該磁場在周壁122的外層中產(chǎn)生渦電流，由于磁場與渦電流之間的相互作用，產(chǎn)生朝著連接器的軸線99(因為其與管腔50同軸)的沿徑向的機械力。這樣，周壁122在高速(通常為幾百米每秒)產(chǎn)生的機械力的作用下被壓縮，并相對于第一部分132冷焊或卷曲。
根據(jù)PMF條件，尤其是周壁122與第一部分132之間的沖擊速度和最小動力角，這兩個構(gòu)件可通過焊接接合在一起，從而在這兩個構(gòu)件之間提供高強度接縫。例如，在大約200m/sec至大約500m/sec的范圍內(nèi)的沖擊速度可提供高強度的焊接接縫，而在大約50m/sec至小于大約200m/sec的范圍內(nèi)的沖擊速度可能提供卷曲形成的接縫。
在下面兩個參考文獻(xiàn)中討論了沖擊速度v和最小動力角αPearson J，Metal working with explosive，J.METALS，1960，v12，No9，p673-681；Bahrani A.S.，Crossland B.，Explosive welding and cladding.Anintroductory survey and preliminary results，PROCEEDINGS of INSTITUTEMECHANICAL ENGINEERS，1965，v79，pt7，p264。此處完全結(jié)合這些參考文獻(xiàn)的內(nèi)容。
優(yōu)選的是，在第一部分132與周壁122的內(nèi)表面之間的徑向間隙h2的大小與周壁的厚度t1的大小根據(jù)以下關(guān)系式相關(guān)h2＝k*(t1)其中k是值在大約0.5與大約0.9之間的系數(shù)。
通常，k的最優(yōu)值取決于多個經(jīng)驗因素，例如移動部件，即第一部件120的質(zhì)量，產(chǎn)生并施加在第一部件120上的PMF力的大小和持續(xù)時間，部件120的屈服強度，連接元件的各個部件的具體電阻，第一和第二金屬的性質(zhì)等等。用于h2的上述關(guān)系式是用于設(shè)計連接元件的便利工具，并且很好地適用于實踐中。
優(yōu)選的是，管腔50的直徑D的大小與周壁122的外直徑D3的大小根據(jù)以下關(guān)系式相關(guān)D＝D3+q其中q在大約1.5mm與大約3.0mm之間。
換言之，在周壁122與線圈46的限定管腔50的內(nèi)壁之間的徑向間隙的大小優(yōu)選在大約0.75mm與大約1.5mm之間。
在該范圍內(nèi)的q的最優(yōu)值通常取決于多個因素，并且通常在低值與高值之間折中，所述低值增加PMF力，所述高值減輕由于PMF處理而對雙金屬元件的電效應(yīng)。因此，q的最優(yōu)值可能受到用于線圈46的絕緣材料的類型及其性質(zhì)、工作電壓的大小、生產(chǎn)細(xì)節(jié)(例如每小時通過線圈處理多少連接元件等)、用于線圈46的冷卻系統(tǒng)的類型和負(fù)載等的影響。用于D3的上述關(guān)系式是用于設(shè)計連接元件的便利工具，并且很好地適用于實踐中。
優(yōu)選的是，周壁122在第一部件132上變形的區(qū)域Z(圖2B)的軸向長度l1的大小，即，周壁122在管腔50內(nèi)的軸向穿透與管腔50提供的工作區(qū)的軸向長度l0的大小和管腔50的直徑D根據(jù)以下關(guān)系式相關(guān)l1＝(0.5～0.9)*l0，當(dāng)D大于l1時l1＝10， 當(dāng)D小于等于l1時。
這樣，對于相對較長的連接器(其中在周壁122與第一部件132之間所要求的沖擊區(qū)的軸向長度大于或等于管腔50的直徑大小)，周壁122完全插入管腔50直到周壁122的前緣與管腔50的遠(yuǎn)邊緣51共面。相反，對于相對較短的連接器(其中在周壁122與第一部件132之間所要求的沖擊區(qū)的軸向長度小于管腔50的直徑)，周壁僅部分插入管腔50直到周壁122的前緣相對于管腔50的遠(yuǎn)邊緣51在大約0.1*D至大約0.5*D之間。在后一情況下，最大的磁場強度作用在周壁122的自由端上，從而導(dǎo)致對于周壁122的該部分的更高的沖擊速度，這相應(yīng)地產(chǎn)生強結(jié)合。
本發(fā)明的第二實施例總體由300表示，在圖4和5中示出，并包括第一實施例的所有特征、元件和如本文所述加以必要變更的修改，并具有將在以下描述中更加清楚的差別。
對于第一實施例，本實施例包括第一部件310，該第一部件在其一個縱向端部包括呈基座312形式的第一部分，該基座特別適用于使其能夠焊接或以其它方式(例如鉚接或螺栓連接)接合到另一構(gòu)件或結(jié)構(gòu)190上，結(jié)構(gòu)190由與所述第一金屬相容的上述第四金屬制成。在本實施例中，第一部件310軸向中空，從而第二部件330與第一部件310對準(zhǔn)而使它們的縱向軸線同軸。該軸向?qū)?zhǔn)可以以任何適當(dāng)方式進(jìn)行。與第一實施例一樣，第一部件具有第二部分322，該第二部分322以重疊方式接收第二部件330的第二部分334，這些對準(zhǔn)的構(gòu)件被引入適當(dāng)?shù)腜MF成形線圈46的管腔50至軸向深度L1，然后施加PMF處理以將第二部分322固定在第二部件330上，與以上對第一實施例的描述類似，加以必要的變更。
另外，第一部件310不具有趾部，而是特別適于通過摩擦焊接等接合到所述結(jié)構(gòu)190，這樣第一部件310的第一部分312基本為柱形，并具有用于抵靠結(jié)構(gòu)190的部件191的表面192的、呈平面環(huán)形邊緣314的形式的抵靠端。通常，第一部件310為柱形，但可選的可為截頭圓錐形，或者包括例如在基座312與第二部分322之間的階梯狀截面。因此，部件191為相應(yīng)平坦的，同時通常垂直于連接器300的縱向軸線99，部件191基本平行于邊緣314的平面。因此，邊緣314和部件191能在互相限定的接觸平面處抵靠接觸，并且連接器191和/或結(jié)構(gòu)可圍繞垂直于該平面的軸線并且以邊緣314的幾何中心(通常為連接器300的所述軸線)為中心以適當(dāng)速度旋轉(zhuǎn)，其中還沿著該旋轉(zhuǎn)軸線99施加適當(dāng)壓力以在邊緣314與部件191之間產(chǎn)生摩擦焊接。為此，任選地，在連接器300的一些應(yīng)用中，由邊緣314限定的平面可以與連接器300的軸線成除垂直以外的角度。
任選地是，第二部件330可以為柱形或柱形之外的形狀，具有任何適當(dāng)?shù)慕孛?，例如橢圓形或多邊形。而且，第二部件330可以為棱柱形，沿其縱向長度具有基本不變的截面?；蛘呷鐖D5所示，例如第二部件的第一部分332’可包括任意合適的小于D1的直徑，另外任選地，第一部分332’可在其鄰近第二部分338’的縱向端處呈階梯狀，包括有利于墊圈142等定位在第二部分上的一個或多個環(huán)形表面335，該墊圈可能例如攜有接地線纜144。螺母146可按照正常方式使用，以便將墊圈固定在第一部分332’上，并且螺母146可任選地焊接在149處的適當(dāng)位置。
任選地，如圖6所示，邊緣314可包括內(nèi)唇315和/或外唇316，以增加邊緣314相對于部件191的抵靠區(qū)域，從而使它們之間能夠產(chǎn)生更強的焊縫。
圖7A至7D示出了第二實施例的變型，這些變型加以必要的變更也可應(yīng)用于本發(fā)明的其它實施例。
例如參照圖7A，第一部件310A的第一部分312A通常具有大約與第一部分334A的外徑相同的內(nèi)徑，另外，第一部件310A的第二部分322A具有相對于第一部分312A增大的直徑，從而提供基本不變的間隔h2，如上所述，加以必要的變更。第一部分334A的截面基本不變。
參照圖7B，第一部件310B的第一部分312B通常還具有大約與第一部分334B的外徑相同或者明顯更小的內(nèi)徑，另外，第一部件310B的第二部分322B具有相對于第一部分312A增大的直徑。然而，第二部件330B的第一部分334B呈錐形，因此在第一部分334B與第二部分322B之間的間隔沿軸向變化。
參照圖7C，第一部件310C的第一部分312C通常還具有大約與第一部分334C的外徑相同或者明顯更小的內(nèi)徑，另外，第一部件310C的第二部分322C為截頭圓錐形或槽形，具有沿著軸線99增加的直徑，如圖所示。第二部件330C的第一部分334C呈錐形，因此根據(jù)第二部分322C與第一部分334C的錐形角，在第一部分334C與第二部分322C之間的間隔可軸向變化或保持在h2。
參照圖7D，第一部件310D的第一部分312D通常還包括大約與第一部分334D的外徑相同或者明顯更小的內(nèi)徑，另外，第一部件310D的第二部分322D為截頭圓錐形或槽形，具有沿著軸線99增加的直徑，如圖所示。第二部件330D的第一部分334D的截面不變，因此在第一部分334D與第二部分322D之間的間隔沿軸向變化。
本發(fā)明的第三實施例在圖8和9中示出，該實施例總體由200表示，并包括第一實施例的所有特征、元件和如本文所述加以必要變更的修改，并具有將在以下描述中更加清楚的差別。
對于第一實施例，本實施例包括第一部件210，該第一部件在其一個縱向端部具有呈基座212形式的第一部分，該基座特別適用于使其能夠焊接或以其它方式(例如鉚接或螺栓連接)接合到另一構(gòu)件上，該另一構(gòu)件由與所述第一金屬相容的上述第四金屬制成。在本實施例中，第一部件210不具有趾部，而是通過包括第一部分212而適于接合到所述結(jié)構(gòu)190，該第一部分212在其縱向端部處具有呈周向凸緣214形式的延伸基座，該周向凸緣214限定第一部分212的周邊。凸緣214例如基本呈平面矩形形狀，如圖8和9所示，或者可選為環(huán)形或任何其它形狀，并且提供了相對較大的區(qū)域使其能夠焊接、鉚接、螺栓連接或以其它方式固定接合到結(jié)構(gòu)190，例如底盤或車體上。例如參照圖9，凸緣24可通過在凸緣214的各個角落都有一個的四個攪拌焊接點250攪拌焊接到另一構(gòu)件上?；蛘撸瑪嚢韬附狱c250可用任何固態(tài)焊接替代，例如包括FRW(摩擦旋轉(zhuǎn)焊)、FOW(鍛焊)、攪拌摩擦焊、摩擦點焊等等。
這樣，凸緣214包括抵靠底面，該抵靠底面根據(jù)所述結(jié)構(gòu)的部件的在其上將固定安裝連接元件200的表面而成形。通常，所述結(jié)構(gòu)的該部分基本是平坦的，從而凸緣214也是平坦的。然而，所述結(jié)構(gòu)的該部分可以是任何期望的形狀，例如為凸?fàn)睢紶睢⒅鶢畹鹊?，從而凸緣的底面互補成形以抵靠地裝配在其上。
或者，如圖11所示，通過任意合適的熔焊方法，例如GTAW(鎢電極惰性氣體保護焊)或GMAW(氣體保護金屬極電弧焊)等施加的熔焊焊縫252可用于將凸緣214焊接到結(jié)構(gòu)190上。熔焊焊縫通常形成在凸緣214的周邊254的至少部分與結(jié)構(gòu)190之間。
或者，參照圖12，利用任意合適的束焊接方法，包括例如LBW(激光束焊接)或EBW(電子束焊接)等的束焊焊縫256可用于將凸緣214焊接到結(jié)構(gòu)190上。束焊焊縫256通常形成在凸緣214與結(jié)構(gòu)190之間。
(應(yīng)注意，圖9、11和12表示在施加PMF處理之前的連接器200。而在一些情況下可以首先將凸緣214焊接到結(jié)構(gòu)190，然后進(jìn)行PMF處理，以便在原位制成被焊接到結(jié)構(gòu)190的雙金屬元件200，標(biāo)準(zhǔn)過程通常與此相反，即，通常首先形成雙金屬元件200，隨后將其接合到結(jié)構(gòu)190。)或者，利用任意合適的電阻焊接，例如RSW(電阻點焊)、SW(縫焊)、PW(保護焊)、PRW(脈沖電阻焊)、螺柱焊等的電阻焊縫可用于將凸緣214焊接到結(jié)構(gòu)190上。
與第一實施例一樣，第一部件210在與所述基底212相對的第二縱向端包括第二部分220，該第二部分包括周壁222，并限定空腔224和相對于所述空腔224同軸布置的縱向相對的凹部228，所述空腔具有開口縱向端126。在所示實施例中，連接器200的第二部件230呈柱形桿的形式，該柱形桿具有第一部分232，該第一部分包括可相對于凹部228接收的縱向端234，該凹部228用于相對于空腔224以同心方式安置第一部分232，從而在第一部分232與空腔224的內(nèi)表面之間留下徑向間隙。該實施例的其它變更也是可以的，與對于第一實施例所述的相似，加以必要的變更。第一部分232還可包括張開部分，該張開部分具有背離第一部件230的環(huán)形表面235，該第一部件230有利于定位并安置墊圈等，該墊圈可能例如攜有接地線纜(未示出)，并且其可例如通過螺母固定。
如同對于第一實施例所述的那樣，加以必要的變更，利用PMF處理將第二部件230相對于第一部件210固定，這兩個構(gòu)件可經(jīng)PMF處理通過焊接而接合在一起，從而提供高強度接縫。
在本發(fā)明的多數(shù)實施例中，第一金屬和第二金屬大體上彼此不同并且具有不同的性質(zhì)，例如導(dǎo)電性?；蛘撸谝唤饘俸偷诙饘倏砂ㄏ嗤慕饘倩虬ㄏ嗤饘僮逯械慕饘?。
第一金屬包括以下金屬組中的任一個但不限于此鋁及其合金、銅和銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦及其合金。
第二金屬包括以下金屬組中的任一個但不限于此不銹鋼、鋼、銅、黃銅、鎳、鈦以及它們的合金。
第三金屬可與第二金屬相同或與其不同，并且可包括以下金屬組中的任一個但不限于此不銹鋼、鋼、銅、黃銅、鎳、鈦以及它們的合金。
第四金屬通常是與第一金屬相同的金屬，或者屬于與第一金屬相同的金屬族，并且通常包括以下金屬組中的任一個但不限于此鋁及其合金、銅和銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦及其合金。
下表1提供了在可固定連接到由第四金屬制成的結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的連接器中，第一第二金屬的可能組合的一些非限定性示例。
表1
在可固定連接到由第四金屬制成的結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的連接器中，第一第二金屬的可能組合的示例

通常，有利的是，利用磁脈沖力將第一金屬與第二金屬之間的較軟金屬沖擊在較硬金屬上。然而，也可以使結(jié)構(gòu)倒置，即將第二部件制成為具有限定空腔的周壁，該周壁被沖擊在第一部件上，所述空腔用于接收第一部件的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的雙金屬連接器可適于通過例如傳統(tǒng)的焊接技術(shù)將第一部件固定在待接地的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)(例如鋁底盤)上而用作接地連接器。然后可利用任何適當(dāng)?shù)倪B接結(jié)構(gòu)，例如擰在該構(gòu)件上的螺母將例如銅線纜連接到第二部件的第一部分。這種連接器通常是鋁/銅等。
根據(jù)本發(fā)明的雙金屬連接器也可適于通過例如傳統(tǒng)的焊接技術(shù)將第一部件固定在一個待螺栓連接的構(gòu)件(例如鋁底盤)上而用作連接螺栓。然后可利用任何適當(dāng)?shù)倪B接結(jié)構(gòu)，例如擰在該構(gòu)件上的螺母，或者通過將第二構(gòu)件直接焊接到第二部件的上述第一部分上，而將第二構(gòu)件(例如鋼裝配工具(steel rigger))連接到第二部件的第一部分。
這樣根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種方法，該方法通過采用由所述第一金屬和所述第二金屬制成的雙金屬連接元件，用于將由所述第三金屬制成的構(gòu)件接合到由所述第四金屬制成的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該連接方法，雙金屬連接元件包括由所述第一金屬制成的第一部件，該第一部件以這樣的方式具體利用PMF過程熔在由所述第二金屬制成的第二部件上，從而基本防止它們之間的電解腐蝕，或者防止兩種金屬中的任一種的機械性能劣化，特別是在它們的接觸區(qū)域處的劣化。通過利用任意合適的焊接方法將上述第一部件焊接到所述結(jié)構(gòu)上，而將雙金屬連接元件固定接合到所述結(jié)構(gòu)上。該焊接方法例如可包括但不限于任一種以下方法，這些方法已經(jīng)相對于本發(fā)明的連接器的第一和第二實施例更詳細(xì)地描述熔焊，諸如GTAW(鎢電極惰性氣體保護焊)或GMAW(氣體保護金屬極電弧焊)，等等(圖2B例示出)；束焊接，例如包括LBW(激光束焊接)或EBW(電子束焊接)等等；電阻焊接，例如RSW(電阻點焊)、SW(縫焊)、PW(保護焊)、PRW(脈沖電阻焊)、螺柱焊等等；固態(tài)焊接，例如包括FRW(摩擦旋轉(zhuǎn)焊)、FOW(鍛焊)、攪拌摩擦焊、摩擦點焊等等。
在連接方法的一個具體實施例中，以上對于本發(fā)明第一方面所述的雙金屬連接器元件可以用于將由所述第三金屬制成的構(gòu)件連接到由所述第四金屬制成的結(jié)構(gòu)。
在以下要求的方法中，用于表示權(quán)利要求步驟的字符和羅馬數(shù)字僅為了方便而提供，并不暗示執(zhí)行步驟的任何具體順序。
最后，應(yīng)注意，整個所附權(quán)利要求中使用的詞語“包括”應(yīng)解釋為表示“包含但不限于”。
雖然已經(jīng)示出并公開了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，但應(yīng)理解在不脫離本發(fā)明精神的情況下可對本發(fā)明進(jìn)行許多改變。
權(quán)利要求
1.一種雙金屬連接元件，該雙金屬連接元件包括第一部件，該第一部件由第一金屬制成，并具有第一部分和第二部分，該第一部分適于連接到一結(jié)構(gòu)，該第二部分包括限定一空腔的周壁；以及第二部件，該第二部件由第二金屬制成，并具有第三部分和第四部分，所述第三部分相對于所述空腔被同心接收，并通過脈沖磁力成形(PMF)處理相對于所述第一部件固定，所述PMF處理包括將所述周壁沖擊到所述第三部分上，所述第四部分適于在其上連接由第三金屬制成的構(gòu)件；其中所述結(jié)構(gòu)由可與所述第一金屬相容的第四金屬制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接元件，其特征在于，所述第一部件的所述第一部分形成有安置結(jié)構(gòu)，該安置結(jié)構(gòu)用于接收所述第三部分的自由端，從而能夠至少在對所述元件施加所述PMF處理之前，使所述第二部件相對于所述第一部件同軸對準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一部件的所述第一部分基本為實心，并且所述安置結(jié)構(gòu)在其中形成為凹部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接元件，其特征在于，所述第一部分基本為管狀，在所述第一部分的與所述第二部分相對的端部處具有環(huán)形邊緣，所述環(huán)形邊緣適于通過任何適當(dāng)?shù)暮附臃椒ㄔ谠摥h(huán)形邊緣與一結(jié)構(gòu)之間形成適當(dāng)?shù)暮缚p而固定連接到該結(jié)構(gòu)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一部分包括從該第一部分沿著與所述第二部件相反的方向縱向伸出的多個隔開的趾部，其中可在所述趾部與所述結(jié)構(gòu)之間形成適當(dāng)?shù)暮缚p。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一部分包括周向凸緣，該周向凸緣限定所述第一部件的與所述第二部件相對的縱向端，其中可通過任何適當(dāng)?shù)暮附臃椒ㄔ谒鐾咕壟c所述結(jié)構(gòu)之間形成適當(dāng)?shù)暮缚p。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接元件，其特征在于，所述元件適于焊接或螺栓連接到一結(jié)構(gòu)上，所述結(jié)構(gòu)基本垂直于所述元件的縱向軸線。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第四部分包括用于使另一構(gòu)件可連接到其上的螺紋。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第四部分包括平坦部分，該平坦部分具有用于使另一構(gòu)件可連接到其上的孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第三部分包括與所述第四部分并置的、用于使另一構(gòu)件可安置和連接到其上的環(huán)形表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第四部分適于在其上焊接另一構(gòu)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一金屬和所述第二金屬具有基本不同的性質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一金屬和所述第二金屬具有彼此基本不同的導(dǎo)電性。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一金屬從鋁、鋁合金、銅、銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦、鈦合金中選擇。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第二金屬從不銹鋼、鋼、銅、黃銅、鈦以及它們的合金中選擇。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第三金屬是不銹鋼、鋼、銅、黃銅、鈦以及它們的合金中的任一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第四金屬從鋁、鋁合金、銅、銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦、鈦合金中選擇。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一金屬和所述第四金屬包含在相同的金屬族中。
19.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一金屬為鋁或鋁合金，所述第二金屬是不銹鋼。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一部件和所述第二部件均為一體形成的部件。
21.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第一金屬和所述第二金屬屬于不同的金屬族。
22.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第三部分與所述周壁的內(nèi)表面之間的徑向間隙(h2)的大小與所述周壁的厚度(t1)的大小根據(jù)以下關(guān)系式相關(guān)h2＝k*(t1)其中k是值在大約0.5與大約0.9之間的系數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，與構(gòu)成為提供所述MPF處理的裝置的成形線圈相關(guān)的管腔的直徑D的大小與所述周壁的外直徑D3的大小根據(jù)以下關(guān)系式相關(guān)D＝D3+q其中q在大約1.5mm與大約3.0mm之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述周壁在所述第一部件上變形的區(qū)域的軸向長度l1的大小與由與構(gòu)成為提供所述MPF處理的裝置的成形線圈相關(guān)的管腔提供的工作區(qū)的軸向長度l0和直徑D的大小根據(jù)以下關(guān)系式相關(guān)l1＝(0.5～0.9)*l0，當(dāng)D大于l1時l1＝l0， 當(dāng)D小于等于l1時。
25.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接元件，其特征在于，所述第二部分是細(xì)長的并且截面基本為實心。
26.一種制造物品，該制造物品包括一結(jié)構(gòu)和至少一個通過適當(dāng)?shù)暮附臃椒ü潭ㄟB接到所述結(jié)構(gòu)上的連接元件，其中所述連接元件如權(quán)利要求1至25任一項所述，所述結(jié)構(gòu)由所述第四金屬制成。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的物品，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)的與所述至少一個元件對應(yīng)并且抵靠接觸的至少一部分基本平行于一平面，該平面由所述元件的所述第一部件的所述第一部分的抵靠端部限定。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或權(quán)利要求27所述的物品，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括公路車輛、航空器、海上運輸船、水陸兩用船、衛(wèi)星、太空船、導(dǎo)彈中的任一種的至少一部分、基本靜止的結(jié)構(gòu)、動態(tài)結(jié)構(gòu)等等，或者底盤、金屬機體、船體、車輛外蒙皮、車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)、金屬殼體、擺橋等中的任一種。
29.一種用于生產(chǎn)雙金屬連接元件的方法，該方法包括提供第一部件，該第一部件由第一金屬制成，并具有第一部分和第二部分，該第一部分適于固定連接到一結(jié)構(gòu)，該第二部分包括限定一空腔的周壁；以及提供第二部件，該第二部件由第二金屬制成，并具有第三部分，相對于所述空腔同心接收所述第三部分，并通過脈沖磁力成形(PMF)處理相對于所述第一部件固定所述第三部分，所述PMF處理包括將所述周壁沖擊到所述第三部分上，其中所述第二部件包括第四部分，所述第四部分適于在其上連接由第三金屬制成的另一構(gòu)件；其中所述結(jié)構(gòu)由可與所述第一金屬相容的第四金屬制成。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟至少在對所述元件施加所述PMF處理之前，將所述第二部件相對于所述第一部件對準(zhǔn)，其中所述第一部件的所述第一部分包括在其中形成的用于接收所述第三部分的自由端的支座。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述第一金屬和所述第二金屬具有彼此基本不同的性質(zhì)。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述第一金屬和所述第二金屬具有彼此基本不同的導(dǎo)電性。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，通過由所述PMF處理產(chǎn)生的焊縫，使所述周壁和所述第三部分接合在一起，從而提供高強度接縫。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，與所述PMF處理相關(guān)的沖擊速度在大約200m/sec至大約500m/sec的范圍內(nèi)。
35.一種用于將一構(gòu)件連接到一結(jié)構(gòu)的方法，其中所述構(gòu)件和所述結(jié)構(gòu)由不相容的金屬制成，以防止它們之間的電解腐蝕，所述方法包括提供一種由兩種金屬制成的雙金屬連接器元件，第一金屬與所述結(jié)構(gòu)金屬相容，第二金屬與所述構(gòu)件金屬相容，其中所述兩種金屬以基本防止它們之間的電解腐蝕的方式在所述連接器中接合；通過所述連接器的由所述第一金屬制成的部件，利用合適的焊接過程，將所述雙金屬連接器元件焊接到所述結(jié)構(gòu)上。
36.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述雙金屬連接器元件通過合適的脈沖磁力成形(PMF)處理形成。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述雙金屬連接器元件如權(quán)利要求1至25任一項所限定。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)包括公路車輛、航空器、海上運輸船、水陸兩用船、衛(wèi)星、太空船、導(dǎo)彈中的任一種的至少一部分、基本靜止的結(jié)構(gòu)、動態(tài)結(jié)構(gòu)等等，或者底盤、金屬機體、船體、車輛外蒙皮、車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)、金屬殼體、擺橋等的一種。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述第一金屬從鋁、鋁合金、銅、銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦、鈦合金中選擇。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述第二金屬從不銹鋼、鋼、銅、黃銅、鈦以及它們的合金中選擇。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)由從鋁、鋁合金、銅、銅合金、黃銅、鋼、不銹鋼、低碳鋼、鈦、鈦合金等中選擇的金屬制成。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述第一金屬和制成所述結(jié)構(gòu)的所述金屬包含在相同的金屬族中。
43.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述焊接過程包括熔焊、束焊接、電阻焊接、固態(tài)焊接等的任何一種。
44.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述焊接過程包括以下任何一種GTAW(鎢電極惰性氣體保護焊)、GMAW(氣體保護金屬極電弧焊)、LBW(激光束焊接)、EBW(電子束焊接)、RSW(電阻點焊)、SW(縫焊)、PW(保護焊)、PRW(脈沖電阻焊)、螺柱焊、FRW(摩擦旋轉(zhuǎn)焊)、FOW(鍛焊)、攪拌摩擦焊、摩擦點焊等等。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙金屬連接器及其生產(chǎn)方法，以及將其連接到結(jié)構(gòu)的方法。該雙金屬連接元件具有由第一金屬制成的第一部件，該部件的一部分適于連接到一結(jié)構(gòu)。該部件的第二部分具有限定一空腔的周壁。所述連接器的第二部件由第二金屬制成，并具有第三部分，該第三部分相對于所述空腔被同心接收，并通過脈沖磁力成形(PMF)處理相對于所述第一部件固定，在所述PMF處理中將所述周壁沖擊到所述第三部分上。所述連接器的第二部件具有第四部分，該第四部分適于在其上連接由第三金屬制成的構(gòu)件。通常在其上通過焊接固定所述連接器的結(jié)構(gòu)由與所述第一金屬焊接相容的第四金屬制成。還公開了一種方法，用于將雙金屬連接器連接到一結(jié)構(gòu)上，使得由與所述結(jié)構(gòu)不相容的金屬制成的構(gòu)件連接到所述結(jié)構(gòu)上。
文檔編號H01R43/02GK101019276SQ200580024118
公開日2007年8月15日 申請日期2005年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者奧倫·加弗里, 尤里·利夫希茨 申請人:帕爾薩焊接有限公司