CN113843494A - 扭转减震器和焊接具有异质材料的零件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扭转减震器和焊接具有异质材料的零件的方法。提供了一种连接由异质材料形成的第一零件和第二零件的方法。第一零件限定具有截头圆锥形形状的第一零件接触表面。使第一零件和第二零件彼此接触，其中，第一零件和第二零件中的一个旋转，同时另一个保持静止，以在所述零件的接触表面之间产生摩擦热，所产生的摩擦热在第一零件和第二零件中引起软化的相邻区域。向第一零件和第二零件施加力，以使软化的相邻区域塑性变形并且将第一零件和第二零件锻造在一起以形成固态接头。复合扭转减震器毂组件包括钢杆和在界面处焊接到所述杆的减震器毂。所述减震器毂由铝或铝合金形成，并且所述界面是大体截头圆锥形的。

Description

扭转减震器和焊接具有异质材料的零件的方法

技术领域

该公开的技术领域大体上涉及异质材料的摩擦焊接以及扭转减震器。

背景技术

汽车发动机由于活塞的点火而产生扭转振动，不希望通过车辆变速器传递该扭转振动。为了隔离这种扭转振动，可以实施扭转减震器。

扭转减震器通常包括扭转减震器毂，该扭转减震器毂由球墨铸铁或钢制成，并且具有联接到曲轴的杆和通过减震材料附接到扭转环的带辐条的毂部。虽然铁或钢部件有益于强度，但是会显著增加车辆的重量。希望用铝形成某些部件，除了在钢的强度更可取的区域中，但是一直很难连接钢和铝。例如，不良接合连同铝的过度变形已经阻止摩擦焊接成为将钢减震器杆连接到提出的铝毂部的可行工艺。

发明内容

本公开提供了一种将钢零件牢固地摩擦焊接到铝零件的方式，诸如将钢杆牢固地摩擦焊接到铝扭转减震器毂。钢零件和铝零件在有角度的表面或倾斜的表面处连接，这些表面设置为与压力轴线成锐角，摩擦焊接沿该压力轴线发生，该压力轴线也是钢杆的纵向轴线和旋转轴线。凹槽也可以形成在钢零件的接触表面中，以在钢侧提供更大的电流密度，从而获得铝-钢焊接接头，该铝-钢焊接接头将材料熔合在一起，而不会过度熔化铝零件并且过度形成脆性金属间材料。

在可以与本文中所公开的其他形式结合或分开的一种形式中，提供了一种连接由异质材料形成的部件的方法。方法包括：提供金属的第一零件，该第一零件限定具有截头圆锥形形状的第一零件接触表面，以及提供金属的第二零件，该第二零件限定第二零件接触表面，其中，第一零件和第二零件由异质材料形成。方法包括：使第一零件和第二零件彼此接触，以及旋转第一零件和第二零件中的一个，同时第一零件和第二零件中的另一个保持静止，以在第一零件接触表面和第二零件接触表面之间产生摩擦热，所产生的摩擦热在第一零件接触表面和第二零件接触表面中引起相邻的软化区域。方法还包括：沿压力轴线向第一零件和第二零件施加力，以使软化区域塑性变形并且将第一零件接触表面和第二零件接触表面锻造在一起，以在该软化区域冷却和硬化时形成固态接头。

在可以与本文中所提供的其他形式结合或分开的另一种形式中，提供了一种复合扭转减震器组件，该复合扭转减震器组件包括沿其限定纵向轴线的钢杆。减震器毂在减震器毂与杆之间的界面处焊接到杆。减震器毂由铝或铝合金形成，并且界面是大体截头圆锥形的。

可以提供附加特征，包括但不限于以下：第一零件接触表面具有设置为与压力轴线成角度的截面边缘；该角度在30度到85度的范围内；或更优选地，该角度在60度到85度的范围内；第一零件由至少大多数钢形成；第二零件由铝或铝合金形成；在使第一零件和第二零件彼此接触之前，将第一零件预热到200摄氏度和700摄氏度之间的温度；提供第一零件作为杆并且提供第二零件作为减震器毂；预热步骤包括感应加热第一零件接触表面；其中，第一零件接触表面在与第二零件接触表面接触时具有在200℃和第二零件材料的固相线（例如580℃）之间的温度；其中，杆旋转，并且减震器毂保持静止；第一零件接触表面和第二零件接触表面中的一个在其中限定多个凹槽；其中，多个凹槽由多个凸起的部分分开；其中，在第一零件接触表面中限定多个凹槽；其中，每个凹槽都被限定为在第一零件接触表面中具有弯曲形状，该弯曲形状从第一零件的内部环形表面开始并且从内部环形表面径向向外延伸；提供设置在第一零件接触表面上的涂层；涂层是包括至少50wt%（重量百分数）铜的铜合金；钢包括重量百分数不大于0.33的碳；第二零件或减震器毂由以下中的至少一者形成：a）铸造铝合金，其包括硅、镁、铜和锰中的至少一者，以及b）锻造铝合金，其包括锌和硅中的至少一者；杆和减震器毂之间的界面具有截面边缘，该截面边缘设置为与纵向轴线成角度，该角度在30度到85度或60度到85度的范围内；界面材料沿界面设置；界面材料由大多数铜形成；并且涂层或界面材料基本上由50~70wt%铜、0~30wt%镍、0~10wt%铝、0~10wt%铁、0~8wt%锰、0~10wt%硅、0.1~0.5wt%钛和0~0.5wt%微量元素组成。

技术方案1. 一种连接由异质材料形成的部件的方法，所述方法包括：

提供金属的第一零件，其限定具有截头圆锥形形状的第一零件接触表面；

提供金属的第二零件，其限定第二零件接触表面，所述第一零件和所述第二零件由异质材料形成；

使所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面彼此接触，并且旋转所述第一零件和所述第二零件中的一个，同时所述第一零件和所述第二零件中的另一个保持静止，以在所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面之间产生摩擦热，所产生的摩擦热在所述第一零件和所述第二零件中引起软化的相邻区域；以及

沿压力轴线向所述第一零件和所述第二零件施加力，以使所述软化的相邻区域塑性变形并且将所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面锻造在一起，以在所述相邻区域冷却和硬化时形成固态接头。

技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，所述第一零件接触表面具有截面边缘，其设置为与所述压力轴线成角度，所述角度在30度到85度的范围内。

技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，所述方法还包括：提供由至少大多数的钢形成的所述第一零件，以及提供由铝和铝合金中的一种形成的所述第二零件。

技术方案4. 根据技术方案3所述的方法，所述方法还包括：在使所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面彼此接触之前，将所述第一零件预热到200摄氏度和700摄氏度之间的温度。

技术方案5. 根据技术方案4所述的方法，所述方法还包括：提供所述第一零件作为杆和提供第二零件作为减震器毂。

技术方案6. 根据技术方案5所述的方法，预热步骤包括：感应加热所述第一零件接触表面，以及其中，所述第一零件接触表面在与所述第二零件接触表面接触时具有200℃和700℃之间的温度。

技术方案7. 根据技术方案5所述的方法，其中，所述杆旋转，并且所述减震器毂保持静止。

技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，所述方法还包括：将所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面中的一个提供为在其中限定多个凹槽，其中，所述多个凹槽由多个凸起的部分分开。

技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，其中，在所述第一零件接触表面中限定所述多个凹槽。

技术方案10. 根据技术方案9所述的方法，其中，所述多个凹槽中的每个凹槽都被限定为在所述第一零件接触表面中具有弯曲形状，所述弯曲形状从所述第一零件的内部环形表面开始并且从所述内部环形表面径向向外延伸。

技术方案11. 根据技术方案1所述的方法，所述方法还包括：提供设置在所述第一零件接触表面上的涂层，所述涂层是包括至少50wt%铜的铜合金。

技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，所述方法还包括提供所述涂层，所述涂层基本上由以下组成：

50~70wt%铜；

0~30wt%镍；

0~10wt%铝；

0~10wt%铁；

0~8wt%锰；

0~10wt%硅；

0.1~0.5wt%钛；以及

最多0.5wt%微量元素。

技术方案13. 根据技术方案2所述的方法，所述角度在60度到85度的范围内。

技术方案14. 根据技术方案3所述的方法，所述钢包括重量百分数不大于0.33的碳，并且所述第二零件由以下中的至少一者形成：

a）铸造铝合金，所述铸造铝合金包括硅、镁、铜和锰中的至少一者；以及

b）锻造铝合金，所述锻造铝合金包括锌和硅中的至少一者。

技术方案15. 根据技术方案2所述的方法，所述角度是第一角度，所述截面边缘是第一截面边缘，所述第二零件接触表面具有设置为与所述压力轴线成第二角度的第二截面边缘，所述第二角度比所述第一角度大1度到10度的范围内，所述固态接头具有第三截面边缘，所述第三截面边缘设置为与所述压力轴线成第三角度，所述第三角度大于所述第一角度。

技术方案16. 一种复合扭转减震器毂组件，其包括：

钢杆，所述钢杆沿其限定纵向轴线；以及

减震器毂，所述减震器毂在所述减震器毂与所述杆之间的界面处焊接到所述杆，所述减震器毂由铝和铝合金中的一种形成，所述界面是大体截头圆锥形的。

技术方案17. 根据技术方案16所述的复合扭转减震器毂组件，所述杆和所述减震器毂之间的所述界面具有截面边缘，所述截面边缘设置为与所述纵向轴线成角度，该角度在30度到85度的范围内。

技术方案18. 根据技术方案17所述的复合扭转减震器毂组件，其还包括沿所述界面设置的界面材料，所述界面材料由至少50wt%铜形成。

技术方案19. 根据技术方案18所述的复合扭转减震器毂组件，所述界面材料基本上由以下组成：

50~70wt%铜；

0~30wt%镍；

0~10wt%铝；

0~10wt%铁；

0~8wt%锰；

0~10wt%硅；

0.1~0.5wt%钛；以及

0~0.5wt%微量元素。

技术方案20. 根据技术方案16所述的复合扭转减震器毂组件，所述角度在60度到85度的范围内，所述钢杆包括重量百分数不大于0.33的碳，并且所述减震器毂由以下中的至少一者形成：

a）铸造铝合金，所述铸造铝合金包括硅、镁、铜和锰中的至少一者；以及

b）锻造铝合金，所述锻造铝合金包括锌和硅中的至少一者。

通过以下详细描述和附图，对于本领域技术人员而言，上述和其他优点和特征将变得显而易见。

附图说明

本文中所描述的图仅仅是为了说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1A是根据本公开的原理的具有复合扭转减震器毂组件的扭转减震器的透视图；

图1B是根据本公开的原理的沿线1B-1B截取的图1A的扭转减震器的截面视图；

图1C是根据本公开的原理的图1A至图1B的扭转减震器的复合扭转减震器毂组件的截面视图；

图2是图示了根据本公开的原理的连接由异质材料形成的部件（诸如图1C的扭转减震器毂组件的部件）的方法的框图；

图3是图示了根据本公开的原理的在组装包括杆和减震器毂的部件之前图1C的复合扭转减震器毂组件的部件的截面视图；

图4是根据本公开的原理的图3的杆的端视图；以及

图5是图示了根据本公开的原理的复合扭转减震器毂组件的另一个变型的部件的截面视图。

具体实施方式

现在参照图1A至图1C，图示了扭转减震器并且该扭转减震器总体上被指定为10。扭转减震器10具有复合扭转减震器毂组件11，其包括环形杆12和环形减震器毂14。杆12被构造为联接到发动机曲轴（未示出）。杆12与减震器毂14连接，该减震器毂可以具有多个辐条16，这些辐条从连接到杆12的端部18延伸并且延伸至毂端部20，其中，毂端部20具有比杆12和端部18的直径大的直径。减震器毂14通过从曲轴吸收扭转振动的减震材料24，例如EPDM弹性体，附接到惯性环22。

杆12和减震器毂14在有角度的界面26处连接。杆12沿其中心限定纵向轴线X。减震器毂14在界面26处焊接到杆12。界面26的形状是大体截头圆锥形的。因此，杆12和减震器毂14之间的界面26具有设置为与纵向轴线X成角度B的截面边缘28。角度B在30度到85度的范围内，或更优选地，在60度到85度的范围内。

杆12由钢制成，这为用于将杆12连接到发动机的曲轴（未示出）的键槽（未示出）提供了良好的强度。钢优选地是具有良好焊接性的低至中碳素钢，例如，具有不大于0.33的碳重量百分数。因此，在供应状态或未热处理状态下，所使用的钢可以是普通碳素钢或HSLA钢。为了有利的功能、性能、成本和可制造性，钢优选地具有在450 MPa到650 MPa的范围内的极限抗拉强度。可以使用的特定碳素钢包括SAE 1020至1030，其具有0.18~0.33wt%碳、0.3~0.9wt%锰、0.1~0.35wt%硅、最多0.04wt%磷和最多0.05wt%硫。可以使用的HLSA钢包括SAE J2340 380X至550Y，其具有最多0.13wt%碳、最多0.06wt%磷、最多0.015wt%硫以及一个或多个合金元素，诸如钒、钛、铌不少于0.005wt%。

所使用的钢可以是任何普通的低或中碳素钢，诸如1022、1023、1025和1026合金。例如，杆12可以由以下钢合金形成：1022钢合金，其具有0.18~0.23wt%碳、0.70~1.00wt%锰、最多0.040wt%磷和最多0.050wt%硫；1023钢合金，其具有0.20~0.25wt%碳、0.30~0.60wt%锰、最多0.040wt%磷和最多0.050wt%硫；1025钢合金，其具有0.22~0.28wt%碳、0.30~0.60wt%锰、最多0.040wt%磷和最多0.050wt%硫；或1026钢合金，其具有0.22~0.28wt%碳、0.60~0.90wt%锰、最多0.040wt%磷和最多0.050wt%硫。

举例来说，减震器毂14可以由以下合金中的一种或多种形成：a）包括至少硅、镁、铜和锰的铸造铝合金；以及b）包括锌和硅中的至少一者的锻造铝合金。例如，可以使用的铸造铝合金包括基于铝-硅的合金（例如356/357 Al合金），诸如基本上由下述组成的那些合金：0.5~12wt%硅、0.05~0.6wt%镁、0.1~4.5wt%铜、0.1~2wt%铁、0.05~2wt%锰、0~0.5wt%其他微量元素、以及余量铝。可以使用的其他铸造铝合金包括基于铝-铜的合金（例如206 Al合金），诸如基本上由下述组成的那些合金：0.5~10wt%铜、0.1~2wt%锰、0.1~1wt%镁、0~0.5wt%其他微量元素、以及余量铝。

可以使用的锻造铝合金包括基于铝-铜的合金（例如2014 Al合金），诸如基本上由下述组成的那些合金：4~5wt%铜、0.5~1wt%硅、0.4~0.5wt%镁、0.5~0.6wt%锰、最多0.1wt%铬、及余量铝。可以使用的其他锻造铝合金包括基于铝-硅-镁的合金（例如6061 Al合金），诸如基本上由下述组成的那些合金：0.2~1wt%硅、0.4~1wt%镁、0.01~0.5wt%铬、0~1wt%铁、0~0.5wt%其他微量元素、及余量铝。可以使用的附加的其他锻造铝合金包括基于铝-硅的合金（例如4000 Al合金），诸如基本上由下述组成的那些合金：5~6wt%硅、0~0.8wt%铁、0~0.3wt%铜、最多0.2wt%锌、最多0.15wt%锰、最多0.1wt%镁、最多0.1wt%其他微量元素、及余量铝。可以使用的另外的附加的其他锻造铝合金包括基于铝-锌-镁的合金（例如7000 Al合金），诸如基本上由下述组成的那些合金：4~6wt%锌、2~2.5wt%镁、1~2wt%铜和最多0.5wt%硅、锰、钛、铬和其他微量元素、以及余量铝。

可选地，界面材料可以沿界面26设置。例如，界面材料在将杆12附接到毂14之前可以作为涂层施加到钢杆12。界面材料由至少50wt%铜形成。例如，界面材料可以基本上由下述组成：50~70wt%铜、0~30wt%镍、0~10wt%铝、0~10wt%铁、0~8wt%锰、0~10wt%硅和0.1~0.5wt%钛。在一个示例中，界面材料可以基本上由约60wt%铜、约25wt%镍、约5wt%铝、约5wt%铁、约5wt%锰、约0.35wt%钛和高达例如0.5wt%其他微量元素组成。

现在参照图2和图3，以框图形式（图2）图示了连接部件的方法，其中，示出了组装之前的部件（图3）。要被连接的部件被图示为上述复合扭转减震器毂组件11的杆12和减震器毂14，但是方法100也可以应用于由异质金属材料形成的其他部件。

方法100包括步骤102：提供金属的第一零件（例如杆12），该第一零件限定具有截头圆锥形形状的第一零件接触表面30。方法100还包括步骤104：提供金属的第二零件（例如减震器毂14），该第二零件限定第二零件接触表面32。第一零件12和第二零件14由异质材料形成，诸如上述铝/铝合金和钢材料。为了澄清，无需在步骤104之前执行步骤102。

为了在钢杆12和铝或铝合金减震器毂14之间建立固态接头，这两个异质材料部件可以摩擦焊接在一起。因此，方法100包括步骤106：使第一零件12和第二零件14彼此接触，并且旋转第一零件12和第二零件14中的一个，同时第一零件12和第二零件14中的另一个保持静止，以在第一零件接触表面30和第二零件接触表面32之间产生摩擦热。当零件12、14中的一个旋转并且接触表面30、32彼此接触时，所产生的摩擦热在第一零件接触表面30和第二零件接触表面32中引起软化的相邻区域34、36。在图示的示例中，钢杆12旋转，同时铝零件14保持静止，但是如果需要，则铝零件14可以替代地旋转或也旋转。

在旋转步骤106和停止旋转部件的旋转之后，立即向两个部件12、14的接触表面30、32施加压力，以基本上将环形钢杆12和环形减震器毂14锻造在一起。因此，方法100包括步骤108：沿压力轴线（在图示的示例中，压力轴线与纵向轴线X相同，该纵向轴线也是杆12的旋转轴线）向第一零件12和第二零件14施加力，以使软化的相邻区域34、36塑性变形并且将第一零件接触表面30和第二零件接触表面32锻造在一起，以在所述软化的相邻区域34、36冷却和硬化时形成固态接头。

摩擦焊接工艺可以包括：在使第一零件12和第二零件14彼此接触之前，将第一零件12预热到200摄氏度和700摄氏度之间的温度。如果第一零件12被加热到铝合金固相线（例如580摄氏度）以上以保持高预热焓，则在使第一零件12与第二零件14接触之前，优选地将第一零件12冷却到固相线（例如580摄氏度）或更低，但是在其他情况下，第一零件12在与第二零件14接触时可以具有高达700摄氏度的温度。预热步骤可以包括感应加热第一零件接触表面30，并且第一零件接触表面30在与第二零件接触表面32接触时优选地具有在200℃与铝合金固相线，例如580℃，之间的温度。

如本文中所使用的用于连接第一部件12和第二部件14的摩擦焊接是固态连接操作，其中，两个金属部件（其中一个保持静止，同时另一个旋转）经历部件的接触部分之间的相对接触旋转运动以产生摩擦热。所产生的热软化部件12、14中的一个或两个，使得所施加的压力或顶锻力可以使材料从部件12、14中的一个或两个塑性位移，以将两个接触部分锻造在一起，并且迫使作为固态接头的特征的原子间相互分散发生。在这里适用的摩擦焊接工艺可以包括至少预热步骤、摩擦加热步骤和压力施加步骤。

在可选的预热步骤中，加热钢杆12的外部环形表面38，为连接作准备。环形钢杆12的外部环形表面38可以通过感应加热被加热到200℃以上或更具体地在200℃与700℃之间或优选地在200℃与铝合金的固相线之间的温度。这可以涉及将感应线圈（未示出），诸如电磁铜线圈，放置为与钢杆12的外部环形表面38相邻或围绕其放置，并且然后使射频（RF）电源所提供的高频AC电流流过感应线圈。AC电流流过感应线圈会创建交流磁场，该交流磁场穿透环形钢杆12并且产生涡电流，连同通过磁滞引起的一些附加的加热，该涡电流电阻地加热杆12。

在杆12的接触表面30仍然处于200℃和700℃之间（或在一些示例中，200℃和铝合金固相线，例如580℃，之间）的升高温度时，执行步骤106：旋转杆12，同时使杆12与毂14接触。在摩擦步骤106中，钢杆12的预热的环形截头圆锥形的接触表面30被定位为与减震器毂14的环形接触表面32相邻并且至少部分与其接触，该减震器毂具有截头圆锥形的内部表面。减震器毂14的接触表面32最终完全或部分地并入到杆12和毂14之间的固态接头中，并且杆12和毂14被锻造在一起。

一旦杆12的接触表面30与减震器毂14的接触表面32之间已经建立了接触，则杆12和减震器毂14中的一个旋转，同时杆12和减震器毂14中的另一个保持静止。环形杆12的接触表面30与环形减震器毂14的接触表面32之间经历的相对接触旋转运动在这些表面30、32之间产生摩擦热。该摩擦产生的热软化杆12和减震器毂14的相邻区域34、36。通过提前加热杆12，有助于及时软化相邻区域34、36。

杆12和减震器毂14中的任何一个可以被固定并且相对于另一个旋转。例如，在优选的示例中，减震器毂14保持静止，并且杆12旋转。为此目的，减震器毂14可以降低到支撑块（未示出）上，并且杆12可以被固定支撑或夹持到环形保持构件（未示出），该环形保持构件进而安装到刚性主轴。预热步骤可以在杆12被安装在主轴上时实施，以在预热步骤和摩擦加热步骤之间经过的时间期间防止大量的热损失。最终，钢杆12向铝减震器毂14移动，直到杆12的环形接触表面30的部分和减震器毂14的环形接触表面32的部分轴向对齐接触。在那时，主轴的旋转可以开始，这会导致杆12的接触表面30和减震器毂14的接触表面32之间所需的相对接触旋转运动。控制主轴旋转的速度和持续时间，以实现所需的软化的相邻区域34、36。

在相邻区域34、36已经通过相对旋转摩擦接触软化之后，执行压力施加步骤108。在该步骤108中，在所施加的力的作用下将杆12和毂14按压在一起。接触表面30、32在足够的力的作用下被按压在一起，以使被压缩的软化的相邻区域34、36塑性变形，从而将接触表面30、32锻造在一起。所施加的力可以沿压力轴线X，优选地以液压方式，与零件12、14的阻力相对，通过将杆12和减震器毂14按压在一起来实施。这种向内的按压力可以围绕整个环形接触表面30、32同时施加，或在变型中，可以沿杆12的内部圆周C在多个位置施加。

在压力施加步骤108期间和可能在随后的短时间内，现在塑性变形的软化的相邻区域34、36冷却并硬化成固态接头。复合扭转减震器毂组件11现在形成，并且可以从摩擦焊接工具中移除。此时，可以对复合扭转减震器毂组件11进行附加的处理。例如，可以移除可能由使相邻区域34、36压缩和塑性变形而产生的任何金属毛边。这种毛边去除可以通过各种方式中的任何一种方式来完成，包括剪切、机械加工或研磨，仅列举几个例子。作为另一示例，复合扭转减震器毂组件11的暴露区域可以被硬化、通过应力消除被处理、被退火或被涂覆。

上述的摩擦焊接工艺有多种可能的变型。最值得注意的是，当实施摩擦加热步骤时，钢杆12可以保持静止，同时铝减震器毂14旋转。为了以这种方式执行摩擦加热步骤，钢杆12通过夹具或其他保持设备被紧紧地保持抵靠支撑块，并且铝合金减震器毂14将被安装到可旋转的主轴。另外，作为预热步骤的部分，可以执行感应加热之外的另一加热技术，诸如电阻加热，以加热钢零件12。此外，在预热步骤之前，可以清洁零件12、14。

如上所述，第一零件和第二零件之间的界面26的形状是大体截头圆锥形的。因此，第一零件接触表面30是截头圆锥形的，并且第二零件接触表面32限定内部截头圆锥形表面。在组装第一零件12和第二零件14之前，如图3所示，杆接触表面30具有设置为与纵向轴线X成角度E的截面边缘。角度E在30度到85度的范围内，或更优选地，在60度到85度的范围内。因此，第一零件接触表面30相对于纵向轴线X（或压力轴线X，其也是旋转零件12的旋转轴线）倾斜。

类似地，第二零件接触表面32相对于压力轴线X倾斜。第二零件接触表面32设置为与压力轴线X成角度F。角度F在30度到85度的范围内，或更优选地，在60度到85度的范围内。参照图3，在连接第一零件12和第二零件14之前，角度E和F不一定彼此相等。更确切地说，在连接之前，角度F可以比角度E稍大一些，诸如比角度E大1~10度。当零件12、14被按压入彼此中时，以及在F＞E的情况下，杆12的内部圆周C首先被按压入减震器毂14中，以利于在摩擦焊接工艺期间进行热控制。在零件12、14连接之后，第一零件12和第二零件14之间的合力角度B（其是在零件12、14之间形成的固态接头的边缘）可以比第一零件接触表面30和纵向轴线X之间的初始角度E稍大一些。在一些示例中，B＞E＋5度。提供最初大于第二零件14的倾斜角度F的第一零件12的倾斜角度E（如图3所示）允许在压力施加步骤108期间在将第一零件12和第二零件14按压和锻造在一起时，接触表面30、32之间的区域增加。因此，固态接头具有截面边缘，该截面边缘设置为与压力轴线X成角度B。

将接触表面30、32设置为与压力轴线X成角度E、F允许减少由于剪应力而形成的金属间材料。当金属间材料的形成减少时，焊接接头更强，因为它具有较少的导致脆性的金属间化合物。

现在参照图4，第一零件接触表面30和第二零件接触表面32中的一个可以被提供为在其中限定多个凹槽40，其中，多个凹槽40由多个凸起的部分42分开。在图示的示例中，在钢杆12的第一零件接触表面30中限定多个凹槽40。

在该示例中，每个凹槽40都被限定为在第一零件接触表面30中具有弯曲形状，其从第一零件12的内部环形表面44（在第一零件12的内部周边C处）开始并且从内部环形表面44向杆12的外部环形表面38径向向外延伸。然而，应当理解，凹槽可以形成为具有其他构造，诸如从内部表面44以直线垂直于内部周边C或与内部周边C成锐角径向向外延伸。通过在钢接触表面30中提供由凸起的部分42分开的多个凹槽40，电流密度被集中在钢中，以在钢零件12中产生热点，并且减少或消除铝零件14的过度熔化。

在一些变型中，在将零件12、14连接在一起之前，可以将涂层施加到接触表面30、32中的一个。例如，可以将涂层施加到钢零件接触表面30。涂层可以是包括至少50wt%铜的铜合金。在一个示例中，涂层可以基本上由下述组成：50~70wt%铜、0~30wt%镍、0~10wt%铝、0~10wt%铁、0~8wt%锰、0~10wt%硅、0.1~0.5wt%钛、及高达0.5wt%微量元素。因此，界面26可以包括由涂层材料形成的界面层。

现在参照图5，图示了在连接之前用于形成复合扭转减震器毂组件的初始部件12’、14’的另一变型。应当理解，图5所示的部件12’、14’可能与上述部件12、14相同，除了被描述为不同的情况。在图5的示例中，第二零件接触表面32’相对于压力轴线X成角度F倾斜，像之前描述的第二零件接触表面32一样。如上所述，角度F在30度到85度的范围内，或更优选地，在60度到85度的范围内。在图5中，示出了相对于杆12’的内部表面44’的角度F，该内部表面具有与轴线X平行的截面边缘。

然而，图5中的第一零件接触表面30’与图3的变型不同，因为第一零件接触表面30’具有阶梯式特征50，以增加接触表面30’、32’的另外的逐步锻造。为了这个目的，第一零件接触表面30’限定在环形边缘J处连接的两个截头圆锥形表面52、54，其中，内部截头圆锥形表面52从环形杆12’的内部表面44’延伸到边缘J，并且外部截头圆锥形表面54从边缘J延伸到杆12’的外部环形表面38’。内部截头圆锥形表面52设置为与纵向轴线X（其在截面中平行于内部边缘44’延伸）成角度G。由于边缘J处的阶梯式特征50，所以外部截头圆锥形表面54设置为与纵向轴线X和内部边缘44’成角度H。如图所示，角度G可以小于角度H和角度F。如果需要，则角度F和角度H可以是相等的，其中，角度G小于角度F和H 5~15度。

详细的描述和附图或图是对本公开的许多方面的支持和描述。本文中所描述的元素可以在各种示例之间组合或交换。虽然某些方面已经进行了详细描述，但是仍然存在各种替代方面，用于实施所附权利要求中所限定的本发明。本公开仅仅是示例性的，并且本发明仅仅由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种连接由异质材料形成的部件的方法，所述方法包括：

提供金属的第一零件，其限定具有截头圆锥形形状的第一零件接触表面；

提供金属的第二零件，其限定第二零件接触表面，所述第一零件和所述第二零件由异质材料形成；

使所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面彼此接触，并且旋转所述第一零件和所述第二零件中的一个，同时所述第一零件和所述第二零件中的另一个保持静止，以在所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面之间产生摩擦热，所产生的摩擦热在所述第一零件和所述第二零件中引起软化的相邻区域；以及

沿压力轴线向所述第一零件和所述第二零件施加力，以使所述软化的相邻区域塑性变形并且将所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面锻造在一起，以在所述相邻区域冷却和硬化时形成固态接头。

2.根据权利要求1所述的方法，所述第一零件接触表面具有截面边缘，其设置为与所述压力轴线成角度，所述角度在30度到85度的范围内。

3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：提供由至少大多数的钢形成的所述第一零件，以及提供由铝和铝合金中的一种形成的所述第二零件。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：在使所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面彼此接触之前，将所述第一零件预热到200摄氏度和700摄氏度之间的温度。

5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：提供所述第一零件作为杆和提供第二零件作为减震器毂。

6.根据权利要求5所述的方法，预热步骤包括：感应加热所述第一零件接触表面，以及其中，所述第一零件接触表面在与所述第二零件接触表面接触时具有200℃和700℃之间的温度。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述杆旋转，并且所述减震器毂保持静止。

8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：将所述第一零件接触表面和所述第二零件接触表面中的一个提供为在其中限定多个凹槽，其中，所述多个凹槽由多个凸起的部分分开。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述第一零件接触表面中限定所述多个凹槽。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个凹槽中的每个凹槽都被限定为在所述第一零件接触表面中具有弯曲形状，所述弯曲形状从所述第一零件的内部环形表面开始并且从所述内部环形表面径向向外延伸。

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