DE69834454T2

DE69834454T2 - Bauelement und Reibrührschweißverfahren

Info

Publication number: DE69834454T2
Application number: DE69834454T
Authority: DE
Inventors: Masakuni Kudamatsu-shi Ezumi; Kinya Hitachi-shi Aota; Yasuo Kudamatsu-Shi Ishimaru; Takeshi Kudamatsu-shi Kawasaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: CN1212194A; KR19990014053A; US6533493B2; JP3589863B2; EP0893190A3; DE69834454D1; US6527470B2; US20020081148A1; EP0893190B1; CN1203955C; US20020081149A1; JPH1190654A; US6530713B2; US20010007717A1; US6193137B1; EP0893190A2

Description

Die Erfindung betrifft einen Konstruktionskörper mit zwei durch ein Reibrührschweißverfahren verbundenen Elementen sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben. Beispielsweise betrifft die Erfindung ein Reibrührschweißverfahren, das zur Verwendung bei einem Aluminiumlegierunqselement geeignet ist, wie es zur Verwendung als Wagenkörper bei einem Schienenfahrzeug und einem Bauelement usw. eingesetzt wird.
Ein Reibrührschweißverfahren ist ein Verfahren, bei dem durch Drehen eines Rundstabs (nachfolgend als rotierender Körper bezeichnet), der in einen Verbindungsbereich eingeführt wird, wobei der rotierende Körper weiter entlang einer Verbindungslinie bewegt wird, der Verbindungsabschnitt erwärmt wird und das Material erweicht und plastisch fließt, wodurch es eine Festphasenverbindung erfährt.
Der rotierende Körper verfügt über einen Abschnitt kleinen Durchmessers, der in den Verbindungsabschnitt eingeführt wird, und einen Abschnitt großen Durchmessers, der außerhalb des Abschnitts kleinen Durchmessers positioniert ist. Der Abschnitt kleinen Durchmessers und der Abschnitt großen Durchmessers sind auf derselben Achse positioniert. Eine Seite des Abschnitts großen Durchmessers wird gedreht. Ein Grenzabschnitt zwischen dem Abschnitt kleinen Durchmessers und dem Abschnitt großen Durchmessers kann etwas in den Verbindungsbereich eingeführt werden.
Eine Verbindung gemäß dem Reibrührschweißverfahren kann bei einem stumpf anstoßenden Abschnitt und einem überlappenden Abschnitt angewandt werden. Die oben genannte Technik ist beispielsweise in der Ankündigung Nr. 505090 ( EP 0615480 B1 ) zu einer japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung, "Welding & Metal Fabrication" (Januar 1995), Seiten 13 – 14 und 16 sowie "Welding Journal" (März 1996), Seiten 41 – 45 (wo die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 in Kombination offenbart sind) offenbart.
Die japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. Hei 9-309164 (Offenlegungsdatum: 2. Dezember 1997) (entsprechend EP 0797043 A2 (Offenlegungsdatum: 24. September 1997)) betrifft ein Reibrührschweißverfahren um ein Hohlelement, und dieses Dokument offenbart eine Rippe als Zentrum zum Verbinden zweier Frontplatten, an denen das Reibrührschweißen ausgeführt wird.
Ferner ist an der Frontplatte eines Verbindungsabschnitts ein konkaver Abschnitt vorhanden. Ferner wurde diese japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung nach der ersten Prioritätsanmeldung (japanische Patentanmeldung Nr. Hei 9-196761, Anmeldungsdatum: 23. Juli 1997) der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht.
Beim Reibrührschweißverfahren wirkt, da der rotierende Körper als Verbindungswerkzeug in ein Element, an dem ein Schweißen auszuführen ist, eingeführt wird, eine große Kraft auf dieses Element. Im Gegensatz hierzu wird bei einem herkömmlichen Bogenschmelz-Schweißverfahren, da ein Schweißabschnitt aufgeschmolzen und verschweißt wird, keine Kraft erzeugt, wie sie während des Reibschweißens wirkt.
Aus diesem Grund kann dann, wenn bei einem Formelement mit I-Verbindung zur Verwendung beim herkömmlichen Bogenschmelzverfahren das Reibrührschweißverfahren angewandt wird, da an den Verbindungsformelementen ein Zwischenraum auftritt, keine gute Verschweißung erzielt werden.
Die obigen Tatsachen werden unter Verwendung der 16 bis zur 18 konkret erläutert. Zwei zu verschweißende Elemente 310 und 311 (z.B. Aluminiumlegierungen) verfügen über im Wesentlichen dieselbe Dicke eines Verbindungsabschnitts, und sie werden parallel zueinander platziert, und sie verfügen ferner über vertikale Stoßflächen 313. Wenn die Stoßflächen 313 miteinander in Kontakt gebracht sind und wenn ferner die zwei Elemente 310 und 311 an einem Bettgestell 40 befestigt sind, wird das Reibrührschweißverfahren ausgeführt.
Durch Drehen eines rotierenden Körpers 20 als Werkzeug zur Verwendung beim Verbindungsvorgang, mit einem Rundstab mit einem konkaven Abschnitt 21 kleinen Durchmessers am unteren Ende wird dieser in verbindungsformelemente eingeführt, und in diesem Zustand wird der rotierende Körper 20 den Stoßabschnitt der zwei Elemente 310 und 311 entlangbewegt, und dann werden diese verschweißt.
Ein im Wesentlichen flacher Grenzabschnitt, der zwischen dem Abschnitt 21 kleinen Durchmessers und dem Abschnitt 20a großen Durchmessers ausgebildet ist, ist ein wenig zu einem unteren Abschnitt, von oberen Abschnitten der Elemente 310 und 311, hin positioniert. Da die Länge des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers kleiner als die Dicke der zwei Elemente 310 und 311 ist, erfolgt das Verschweißen nur an den Oberflächen der zwei Elemente 310 und 311. D.h., dass ein Reibrührschweißverfahren vom Typ ohne Eindringen ausgeführt wird.
In der 7 zeigt die Umgebung des rotierenden Körpers 20 einen Zustand mit plastischem Fließen. Ein plastisch fließender Körper in einem Gebiet 30 mit plastischem Fließen versucht, sich zu einer Oberfläche hin zu entleeren, jedoch ist die Bewegung größtenteils durch den Grenzabschnitt 20b eingeschränkt.
Im Ergebnis wirkt auf die Stoßfläche 313 der zwei Elemente 310 und 311 eine Kraft in einer Richtung nach unten und einer Querrichtung. Demgemäß wird der plastisch fließende Körper im Gebiet 30 mit plastischem Fließen zu einem tieferen Abschnitt ausgehend zwischen den Stoßflächen 313 und 313 herausgeschoben, und der Abstand zwischen den Stoßflächen 313 und 313 vergrößert sich.
Im Ergebnis fließt, wie es in der 18 dargestellt ist, der plastisch fließende Körper 31 zum unteren Abschnitt des Gebiets 30 mit plastischem Fließen, und im unteren Abschnitt wird ein größerer Zwischenraum 313s erzeugt. Ferner ist der Volumenteil des plastisch fließenden Körpers 31, der zum Gebiet 30 mit plastischem Fließen herausfließt, unzureichend, und im Gebiet 30 mit plastischem Fließen bilden sich Hohlräume 330, die einen Defekt bilden. Daher kann kein normales Schweißen ausgeführt werden. Ferner zeigt das Gebiet mit plastischem Fließen im Wesentlichen eine Schweißnaht 30.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den oben angegebenen Effekt durch verschiedene Versuche erkannt. Für die oben angegebenen Verbindungsformelemente vom I-Typ ohne Eindringen haben sie für den Fall, dass der zwischen den Stoßflächen 313 und 313 vor dem Verschweißen gebildete Zwischenraum mehr als 0,2 mm beträgt, herausgefunden, dass kein gutes Verschweißen ausgeführt werden kann.
Ferner wird das Reibrührschweißen unter der Voraussetzung ausgeführt, dass der zwischen den Stoßflächen 313 und 313 ausgebildete Zwischenraum extrem klein ist, wie oben angegeben. Bei einem großen Konstruktionselement, wie eine Wagenkarosserie eines Schienenfahrzeugs zeigt, wenn ein Reibrührschweißen an extrudierten Rahmenelementen mit ungefähr 25 m ausgeführt wird, wird der Zwischenraum aufgrund der Genauigkeit des extrudierten Rahmenelements größer, weswegen es schwierig ist, den Schweißvorgang auszuführen.
Ferner wird dann, wenn das Verschweißen an hohlen Formelementen ausgeführt wird, eine Frontplatte eingebeult, weswegen es unmöglich ist, ein gutes Schweißen auszuführen. Ferner ist es am Anfangspunkt der Verschweißung schwierig, ein gutes Verschweißen auszuführen. Ferner ist es auch am Endpunkt der Verschweißung schwierig, ein gutes Verschweißen auszuführen.
Es ist eine erste bevorzugte Aufgabe der Erfindung, ein gutes Reibrührschweißen zu erzielen.
Es ist eine zweite bevorzugte Aufgabe der Erfindung, ein Element wie ein hohles Formelement geeignet zu verschweißen.
Es ist eine dritte bevorzugte Aufgabe der Erfindung, eine leichte Struktur eines Elements wie eines hohlen Formelements zu erzielen.
Es ist eine vierte bevorzugte Aufgabe der Erfindung, an einem Anfangspunkt und einem Endpunkt eines Schweißvorgangs ein gutes Verschweißen zu erzielen.
Gemäß einer Erscheinungsform ist durch die Erfindung ein Konstruktionskörper mit zwei durch Reibrührschweißen verbundenen Elementen, wie im Anspruch 1 dargelegt, geschaffen.
Gemäß einer zweiten Erscheinungsform ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Körpers, wie es im Anspruch 5 dargelegt ist, geschaffen.
1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Form eines Reibrührschweiß-Verbindungsverfahrens als Hintergrund zur Erfindung zeigt;
2 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen in der 1 zeigt;
3 ist eine Längsschnittansicht, die eine andere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements gemäß der Erfindung zeigt;
4 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen in der 3 zeigt;
5 ist eine Längsschnittansicht, die ein weiteres Reibrührschweiß-Verbindungsverfahren als Hintergrund zur Erfindung zeigt;
6 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements gemäß der Erfindung zeigt;
7 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements gemäß der Erfindung zeigt;
8 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements gemäß der Erfindung zeigt;
9 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen in der 8 zeigt;
10 ist eine Schrägansicht, die eine Ausführungsform einer Wagenkarosserie eines Schienenwagens zeigt, bei dem die Erfindung angewandt ist;
11 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements vor einem Verschweißen gemäß der Erfindung zeigt;
12 ist eine Längsschnittansicht, die einen wesentlichen Abschnitt des Verbindungselements vor einem Verschweißen gemäß der Erfindung zeigt;
13 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements vor einem Verschweißen gemäß der Erfindung zeigt;
14 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements vor einem Verschweißen gemäß der Erfindung zeigt;
15 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Konstruktion eines Reibrührschweiß-Verbindungselements zeigt, bei dem es sich um keine Ausführungsform der Erfindung handelt.
16 ist eine Längsschnittansicht, die ein Reibrührschweiß-Verbindungselement gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt;
17 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement während eines Reibrührschweißens in der 16 zeigt;
18 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen in der 16 zeigt; und
19 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen beim Vergleichsbeispiel zeigt.
Nun werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Ein Material für jedes der Metallelemente 10 und 11 als zu verschweißende Elemente ist beispielsweise eine Aluminiumlegierung. Jedes der Metallelemente kann bei einer Wagenkarosserie eines Schienenwagens angewandt werden, wie es in den 8 bis 10 dargestellt ist.
Nun wird das in den 1 und 2 dargestellte Verfahren erläutert. An allen Seiten einer Stoßfläche der zu verschweißenden Elemente 10 und 11 (beispielsweise einer Aluminiumlegierung) sind schräge Flächen 12 vorhanden. Im Stoßabschnitt der Oberseiten der Elemente 10 und 11 wird das Zentrum eines Abschnitts 21 kleinen Durchmessers eines rotierenden Körpers 20 positioniert.
Der rotierende Körper 20 verfügt am Vorderende eines Rundstabs mit großem Durchmesser über den Abschnitt kleinen Durchmessers. Das Verschweißen wird durch Drehen des rotierenden Körpers 20, der in die Elemente 10 und 11 eingeführt ist, ausgeführt, wobei er einer Verbindungslinie entlangbewegt wird.
Ein zwischen dem Abschnitt 20a großen Durchmessers und dem Abschnitt 21 kleinen Durchmessers des rotierenden Körpers 20 ausgebildeter Grenzabschnitt 20b ist zur Seite des Abschnitts 20a großen Durchmessers vertieft, und er verfügt über eine Kreisbogenform. Der Abschnitt 21 kleinen Durchmessers ist mit einem Schraubelement ausgebildet. Während einer Schweißbearbeitung wird der Abschnitt 20a großen Durchmessers, hinsichtlich der Mittelachse des rotierenden Körpers 20 entgegen der Bewegungsrichtung desselben nach hinten geneigt.
Im Ergebnis tritt das Hinterende des Grenzabschnitts 20 in die Elemente 10 und 11 ein, jedoch wird sein Vorderende in den oberen Abschnitten der Elemente 10 und 11 positioniert. Das oben genannte "Hinterende" und das "Vorderende" usw. beziehen sich auf die Bewegungsrichtung des rotierenden Körpers 20. Das Vorderende des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers dringt nicht in die E-lemente 10 und 11 ein.
Um ein Verschweißen auszuführen, werden die Elemente 10 und 11 durch eine Schraube oder eine Vorrichtung ausgehend von einem oberen Abschnitt auf ein Bettgestell 40 heruntergedrückt und auf diesem eingeschränkt. Das Intervall in der horizontalen Richtung der Elemente 10 und 11 ist klein, und die schrägen Flächen stehen in Kontakt oder der Abstand zwischen den Stoßflächen ist so klein wie möglich gemacht.
Der Kontakt zwischen den schrägen Zwischenräumen 12 wird durch Druckausübung auf das Element 10 zum Element 11 hin ausgeführt (in der 1 die Richtungen nach links und rechts). Während der Schweißbearbeitung werden die linke und die rechte Seite des rotierenden Körpers 20 vom oberen Teil her gegen das Bettgestell 40 gedrückt.
Da die schrägen Flächen 12 im Wesentlichen in Kontakt gebracht sind, kann das Fließen eines plastisch fließenden Körpers hinsichtlich des Herausfließens in einen tieferen Abschnitt eingeschränkt werden. Im Ergebnis kann die Erzeugung eines Zwischenraums entsprechend dem Herausfließen des Elements eingeschränkt werden, und es ist möglich, ein gutes Reibrührschweißen auszuführen, wie es in der 2 dargestellt ist. Die Bezugszahl 30 kennzeichnet eine durch das Reibrührschweißen erzeugte Schweißnaht. Die Konfiguration der in der 2 dargestellten Schweißnaht 30 ist schematisch wiedergegeben.
Der Abschnitt der Schweißnaht 30 im oberen Seitenabschnitt des Elements 10 wird durch die schräge Fläche 12 des unteren Seitenabschnitts des Elements 11 abgestützt. Im Ergebnis verbiegt das Element 10 in der Nähe der Schweißnaht 30 nicht aufgrund einer großen vertikalen Kraft, die bei der Bearbeitung durch Reibrührschweißen wirkt. Dies wird durch Entfernen der schrägen Fläche 12 vom Element 11 leicht ersichtlich.
Ferner kann, da die schräge Fläche 12 vorhanden ist, das Element 11 nicht im oberen Abschnitt zum Element 10 hin positioniert werden, und demgemäß kann ein Absenken der Höhe einer Oberseite verringert werden. Insbesondere dann, wenn die schrägen Flächen 12 der Elemente 10 und 11 in Kontakt stehen, ist ein großer Effekt zu erwarten.
Bei der oben angegebenen Konstruktion kann beispielsweise selbst dann, wenn der Abstand der Stoßflächen vor dem Verschweißen nicht mehr als 0,2 mm beträgt, ein gutes Verschweißen ausgeführt werden. Ein Bauelement wird durch Verschweißen der zwei Elemente 10 und 11 hergestellt.
Die schräge Fläche 12 kann mit einer geraden Linie oder einem Kreisbogen, der im oberen Abschnitt etwas über einen konkaven Abschnitt verfügt, ausgebildet sein. Das Verschweißen der unteren Abschnittsseite der Stoßflächen erfolgt durch Umkehren der Elemente oder unter Verwendung einer Konstruktion, wobei ein in der 5 dargestelltes Verfahren angewandt wird.
Bei einer in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine Stoßfläche eines Verbindungsabschnitts der Elemente 10 und 11, entsprechend dem Reibrührschweißen, mit einer vertikalen Fläche 13 ausgebildet, und ein unterer Abschnitt derselben ist mit der schrägen Fläche 12 ausgebildet. Zumindest die schräge Fläche 12 ist im unteren Abschnitt ausgehend von der Schweißnaht 30 vorhanden.
Es ist wünschenswert, dass die schräge Fläche 12 mit der Schweißnaht 30 in Kontakt steht. Die vertikale Fläche 13 verläuft orthogonal zu den Außenseiten der oberen Abschnitte der Elemente 10 und 11. Ferner stehen in einem oberen Abschnitt der vertikalen Fläche 13 Vorsprungsabschnitte 14 vor, so dass ein Vorsprungsabschnitt im äußeren Abschnitt (in der 3 im oberen Abschnitt) von den Außenseiten der Elemente 10 und 11 vorsteht.
Die Form des Vorsprungsabschnitts 14 ist die eines Trapezes, wie es in der 3 dargestellt ist, wenn die zwei Vorsprungsabschnitte 14 und 14 stumpf aneinander liegen. Während des Schweißens wird der Grenzabschnitt 20b an einem Außenabschnitt bezogen auf die Außenseite eines nicht vorstehenden Ab- schnitts der Elemente 10 und 11 positioniert. D.h., dass der Grenzabschnitt 20b zwischen der Spitze des Vorsprungsabschnitts 14 und dem nicht vorstehenden Abschnitt positioniert wird, d.h., dass der Grenzabschnitt im Vorsprungsabschnitt 14 positioniert wird.
Das Vorderende des rotierenden Körpers 20 in der Bewegungsrichtung wird in einem oberen Abschnitt in Bezug auf die Oberseiten der Vorsprungsabschnitte 14 und 14 positioniert. Das Vorderende (in der 3 das Unterende des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers wird am oberen Ende der schrägen Fläche 12 positioniert. h ≤ h.
Bei der oben angegebenen Konstruktion kann, im Vergleich zum Fall der 1, da der Schweißabschnitt (die Schweißnaht 30) eine vertikale Fläche ist, dieser Schweißabschnitt symmetrisch ausgebildet werden, wobei der Abschnitt 21 kleinen Durchmessers das Zentrum bildet.
Ferner fließt selbst dann, wenn der zwischen den Elementen 10 und 11 erzeugte Zwischenraum groß ist, da die Vorsprungsabschnitte 14 und 19 vorhanden sind, das Element, das sich dem plastischen Fluid in den Vorsprungsabschnitten 14 und 14 zeigt, aus dem Zwischenraum zwischen den vertikalen Flächen 13 heraus. Im Ergebnis treten in der Schweißnaht 30 keine freien Hohlräume auf.
Wenn die Endabschnitt der Elemente 10 und 11 stumpf aneinander sitzen, wird selbst dann eine Größenkontrolle ausgeführt, wenn die vertikalen Flächen 13 und 13 nicht in Kontakt miteinander stehen, wobei die schrägen Flächen 12 und 12 in Kontakt miteinander zu bringen sind oder aneinander anzunähern sind.
Ferner wird, während der Schweißbearbeitung, die Höhenposition des Grenzabschnitts 20b des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers und des Abschnitts 20a großen Durchmessers des rotierenden Körpers 20 im Bereich einer Höhe h3 positioniert. D.h. das Zentrum des Vorsprungsabschnitts 14 wird in der vertikalen Fläche 13 positioniert. Die Breite L1 der oberen Enden der zwei Vorsprungsabschnitte 14 und 14 ist größer als der Durchmesser des Abschnitts 20a großen Durchmessers des rotierenden Körpers 20.
Dies wird dann berücksichtigt, wenn die Position des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers gegenüber der vertikalen Fläche verrutscht ist. Nachdem die Reibrührschweißbearbeitung ausgeführt ist, werden die Vorsprungsabschnitte 14 und 14, die die Außenseiten der Wagenkarosserie des Schienenwagens bilden, abgeschnitten. Da die Höhenposition des Grenzabschnitts 20b des rotierenden Körpers 20 im Vorsprungsabschnitt 14 positioniert ist, wie oben angegeben, liegt eine Schnittgröße vor.
Im Ergebnis werden die Vorsprungsabschnitte 14 und 14, wenn sie abgeschnitten werden, zu einer ebenen Fläche, und es ist kein vertiefter Abschnitt vorhanden. Demgemäß ist es wünschenswert, eine Seite eines Vorsprungsabschnitts 14 an der Außenseite der Wagenkarosserie anzuordnen.
Durch den rotierenden Körper 20 werden die Metalle der Vorsprungsabschnitte 14 und 14 zum Zwischenraum der vertikalen Flächen 13 und 13 bewegt, und dieser Zwischenraum wird aufgefüllt. Im Ergebnis haben die Erfinder durch Versuche an einem Aluminiumlegierungselement deutlich klargestellt, dass der Toleranzwert betreffend den Zwischenraum der vertikalen Flächen 13 und 13 vor dem Schweißen um ungefähr 1 mm vergrößert werden kann.
Während der Schweißbearbeitung kann selbst dann ein gutes Verschweißen ausgeführt werden, wenn die Position des unteren Endes des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers an der vertikalen Fläche 13 positioniert ist, die etwas im oberen Abschnitt gegenüber dem Verbindungsabschnitt zwischen der schrägen Fläche 12 und der vertikalen Fläche 13 der Stoßflächen der Elemente 10 und 11 liegt.
Bei einem durch die 5 veranschaulichten Verfahren wird das erste Rührschweißen gleichzeitig von der Ober- und der Unterseite her an den Elementen 10 und 11 der in der 1 dargestellten Ausführungsform ausgeführt. An einer Stoßfläche der Oberseite der Elemente 10 und 11 für das Zentrum des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers eines rotierenden Körpers 20 im oberen Abschnitt positioniert.
An einer Stoßfläche der Unterseite der Elemente 10 und 11 für das Zentrum des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers eines rotierenden Körpers 20 eines unteren Abschnitts positioniert. Der Abschnitt 21 kleinen Durchmessers des rotierenden Körpers 20 des unteren Abschnitts wird zum oberen Abschnitt hin ausgerichtet. Unter der Bedingung, dass die Positionen der Bewegungsrichtungen der zwei rotierenden Körper 20 und 20 gleich sind, werden sie mit derselben Geschwindigkeit bewegt, und das Reibrührschweißen wird ausgeführt.
D.h., dass dafür gesorgt wird, dass ein Arbeitspunkt einer Last (einer Kraft zum Einführen des rotierenden Körpers 20 in das Element) für den rotierenden Körper 20 des oberen Abschnitts sowie ein Arbeitspunkt einer Last entsprechend dem rotierenden Körper 20 des unteren Abschnitts nicht weit voneinander getrennt sind. Daher werden Biegungen der Elemente 10 und 11 verhindert. Am Umfang des rotierenden Körpers 20 des unteren Abschnitts ist kein Bettgestell 400 vorhanden. Ein Bettgestell 40 ist zur vertikalen Richtung des rotierenden Körpers 20 des oberen Abschnitts hin positioniert.
Beim Verschweißen des unteren Abschnitts kann ein Verbiegen desselben eingeschränkt werden, da der Verbindungsabschnitt des Elements 11 durch die schräge Fläche desselben abgestützt wird.
Bei einer in der 6 dargestellten Ausführungsform sind die Stoßflächen der Oberseite und der Unterseite der Elemente 10 und 11 durch die vertikalen Flächen 13 und 13 gebildet. In der vertikalen Richtung der vertikalen Fläche 13 des oberen Abschnitts existiert keine vertikale Fläche 13 des unteren Abschnitts. Die beiden vertikalen Flächen sind durch eine zwischen ihnen liegende schräge Fläche 12 verbunden.
Bei einer in der 7 dargestellten Ausführungsform sind die Stoßflächen der Oberseite und der Unterseite der Elemente 10 und 11 mit vertikalen Flächen 13 und 13 ausgebildet. Die vertikalen Flächen 13 und 13 des unteren Abschnitts existieren in einer Verlängerungslinie der vertikalen Flächen 13 und 13 des oberen Abschnitts.
Die Stoßflächen zwischen den oberen und unteren vertikalen Flächen 13 und 13 sind mit V-förmigen, schrägen Flächen 12 und 12 ausgebildet. Ein Endabschnitt des Elements 11 ist mit einem V-förmigen, konkaven Abschnitt ausgebildet, und ein Endabschnitt des Elements 10 ist mit einem V-förmigen, vertieften Abschnitt ausgebildet. Wenn die Endabschnitte der Elemente 10 und 11 stumpf aneinander gesetzt sind, erfolgt eine Dimensionskontrolle selbst dann, wenn die vertikalen Flächen nicht miteinander in Kontakt gebracht sind, wobei die schrägen Flächen 12 und 12 miteinander in Kontakt stehen oder aneinander angenähert sind. Beispielsweise ist der Abstand der schrägen Flächen 12 und 12 des vertieften Abschnitts kleiner als der Abstand der schrägen Flächen 12 und 12 des konkaven Abschnitts ausgebildet.
Bei der oben genannten Konstruktion können, da der rotierende Körper 30 des unteren Abschnitts im Wesentlichen im unteren Abschnitt des rotierenden Körpers 20 des oberen Abschnitts positioniert wird, Verbiegungen der Elemente 10 und 11 weiter verringert werden. Ferner kann durch Anbringen der V-förmigen, schrägen Flächen 12 ein Verrutschen in der oberen und unteren Richtung der Elemente 10 und 11 verhindert werden. Im Ergebnis kann ein gutes Reibrührschweißen erzielt werden.
Ferner sind der Bodenabschnitt des V-förmigen, vertieften Abschnitts des Elements 10 und der Kopfabschnitt des V-förmigen, konkaven Abschnitts des Elements 11 nicht vorhanden, sondern es ist eine trapezförmige Struktur ausgebildet. Ferner ist zwischen den vertikalen Flächen 15 und 15 der Elemente 10 und 11 ein Zwischenraum 16 vorhanden. Bei dieser Konstruktion wird der Kontakt zwischen der oberen und der unteren vertikalen Fläche 13 und 13 leicht gebildet.
Durch Anbringen der schrägen Flächen 12 der Elemente 10 und 11 kann ein Herausfließen der Metalle während des Reibrührschweißens verhindert werden. Wie es in der 19 dargestellt ist, wird als den schrägen Flächen 12 entsprechende Konstruktion eine solche in Betracht gezogen, dass Flächen 395 und 346 parallel zu den Außenseiten der Elemente 340 und 341 vorhanden sind, und durch diese Flächen wird das Herausfließen der Metalle verhindert.
Jedoch ist es erforderlich, den Abstand zwischen den Flächen 345 und 356 des Elements 340 größer als den Abstand zwischen den Flächen 356 und 356 des Elements 341 zu machen. Zwischen den Flächen 345 und den Flächen 356 wird ein Zwischenraum gebildet. Im Ergebnis fließt der plastisch fließende Körper zu diesem Zwischenraum heraus, und es kann leicht ein Defekt auftreten. Andernfalls sind Flansche 343 und 343 des Elements 390 so ausgebildet, dass eine Biegung zur Innenseite hin vorliegt.
Wenn der Vorsprungsabschnitt 14 nicht vorhanden ist, ist die Biegung erkennbar. Wenn der Vorsprungsabschnitt 14 vorhanden ist, ist es erforderlich, ihn unter Berücksichtigung des oben genannten Zwischenraums groß zu machen, und die Kosten werden hoch. Bei der in der 7 dargestellten Ausführungsform kann dann, wenn der Abstand zwischen den Elementen 10 und 11 einer Entfernung entspricht, etwas ähnliches auftreten, da jedoch die schrägen Flächen vorhanden sind, ist aus einem Verstärkungsgesichtspunkt für eine Verstärkung ge sorgt, und im Ergebnis wird die Verbiegung des Endabschnitts des Elements 10 verringert.
Wie oben angegeben, treten im Rahmenelement der 12 leicht zwei nächste Zwischenräume auf. Einer der zwei Zwischenräume ist ein solcher zwischen den Flächen 345 und 356. Der andere der zwei Zwischenräume ist ein solcher zwischen einem Vorderende (einer vertikalen Fläche) des Flanschs 343 und einer Verbindungsfläche (einer vertikalen Fläche) des Formelements 341. Diese zwei Zwischenräume haben einen großen Einfluss auf das Reibrührschweißen.
Dies gilt unter der Berücksichtigung insbesondere der von der 7 bis zur 13 dargestellten Ausführungsformen. D.h., da die schrägen Flächen 12 für eine Kontaktbildung vorhanden sind, ist der einzige Zwischenraum derjenigen der vertikalen Fläche 13, und infolgedessen können die Schweißbedingungen gut sein.
Bei von der 8 bis zur 14 dargestellten Ausführungsformen ist ein Anwendungsbeispiel für die Wagenkarosserie des Schienenwagens dargestellt. In der 10 besteht die Wagenkarosserie des Schienenwagens aus einem seitlichen Konstruktionskörper 50, der eine Seitenfläche der Wagenkarosserie bildet, einem oberen Dachfläche-Konstruktionskörper 51, einem unteren Boden-Konstruktionskörper 52 sowie einem Endabschnitt an einem Ende-Konstruktionskörper 53 in der Längsrichtung.
Der seitliche Konstruktionskörper 50 wird durch paralleles Anordnen mehrerer extrudierter Rahmenelemente 60 und 70 und durch Verschweißen eines Stoßabschnitts derselben entsprechend der Reibrührschweißbearbeitung aufgebaut. Sowohl der Dach-Konstruktionskörper 51 als auch der Boden-Konstruktionskörper 52 sind ähnlich wie der seitliche Konstruktionskörper 50 aufgebaut.
Das Verschweißen zwischen dem seitlichen Konstruktionskörper 50 und dem Dach-Konstruktionskörper 51 sowie das Verschweißen zwischen dem seitlichen Konstruktionskörper 50 und dem Boden-Konstruktionskörper 51 werden unter Verwendung eines MIG(Metallelektrode-Inertgas)-Schweißvorgangs usw. ausgeführt.
In den 8 und 9 entsprechen die extrudierten Rahmenelemente 60 und 70 den Elementen 10 bzw. 11 der von der 1 bis zur 7 dargestellten Ausführungsform.
Die extrudierten Rahmenelemente 60 und 70 bestehen aus Frontplatten 61 und 71, die die Außenseite der Wagenkarosserie bilden, mehreren Rippen 62, 63 sowie 72, 73 an der Wageninnenseite sowie Frontplatten 65, 66 sowie 75, 76, die an den vorderen Abschnitten der Rippen vorhanden sind. Entlang der Breitenrichtung der extrudierten Rahmenelemente 60 und 70 sind mehrere Rippen 73 und 73 sowie mehrere Frontplatten 66 und 76 vorhanden. Mit den Frontplatten 65, 66 sowie 75, 76 sind eine Stütze (im Fall des seitlichen Konstruktionskörpers 50, nicht dargestellt), ein Sparren (im Fall des Dach-Konstruktionskörpers 51, nicht dargestellt) und ein Querträger (im Fall des Boden-Konstruktionskörpers 52, nicht dargestellt) sowie Installationssitze für verschiedene Komponenten verschweißt. Die Konfiguration des Verbindungsformelements ist im Wesentlichen ähnlich der in der 7. Ähnlich wie bei der in der 7 dargestellten Ausführungsform wird das Reibrührschweißen gleichzeitig für die Ober- und die Unterseite ausgeführt.
An den Frontplatten 65 und 75 ist eine Rolle (nicht dargestellt) zum Lagern des rotierenden Körpers 20 des oberen Abschnitts vorhanden. Ein Ende des Rahmenelements 60 verfügt über eine konkave Trapezform, und ein Ende des Rahmenelements 70 verfügt über eine vertiefte Trapezform. Ein anderes Ende des Rahmenelements 60 verfügt über die Form des oben genannten einen Endes des Rahmenelements 70 oder die Form des oben genannten einen Endes des Rahmenelements 60. Die zwei Rahmenelemente können zusammengebaut werden.
Die extrudierten Rahmenelement 60 und 70 verfügen über Doppelebenestrukturen, wie oben angegeben. Eine der Ebenen besteht aus den Frontplatten 61 und 71, und die andere der Ebenen besteht aus den Frontplatten 65, 66 sowie 75 und 76. Entgegen der oben genannten Struktur mit zwei Ebenen wird für den Fall, dass die Reibrührschweißbearbeitung von der Außenseite her ausgeführt wird, in Betracht gezogen, dass die Frontplatten des Verbindungsabschnitts entsprechend der oben genannten vertikalen Last während des Schweißvorgangs zur Seite der anderen Frontplatten verbogen werden.
Jedoch treten bei den in der 8 dargestellten Verbindungselementen, da der Endabschnitt des extrudierten Rahmenelements 60 über die Rippe 62 verfügt und da das Reibrührschweißen für den oberen und den unteren Abschnitt dieses Endabschnitts ausgeführt wird, keine Verbiegungen am Verbindungsabschnitt der Rahmenelemente 60 und 70 auf. D.h., dass die Rippe 62 als Stützelement zum Auffangen der vertikalen Last während des Reibrührschweißens wirken kann. D.h., dass die Rippe 62 in einer Linie zum Verbinden der vertikalen Flächen 13 und 13 vorhanden ist.
Andererseits tritt, da das Rahmenelement 70 an der schrägen Fläche der Rippe 62 montiert ist und da ferner diese Rippe 62 in der Nähe des Verbindungsabschnitts vorhanden ist, am Verbindungsabschnitt des Rahmenelements 70 keine Verbiegung auf. Diese Tatsachen werden durch Vergleichen mit einer in der 19 dargestellten Konstruktion ersichtlich.
D.h., dass die vertikalen Flächen 13 und 13 im Bereich einer Verlängerungslinie der Plattendicke der Rippe 62 existieren. Im oben genannten Bereich werden zumindest Teile der Schweißnähte 30 und 30 positioniert. Das oben genannte Verbindungsformelement kann bei einem hohlen, extrudierten Rahmenelement angewandt werden, mit dem die Frontplatten 65, 66 (75, 76, 77) verbunden werden.
Nach dem Herstellen des seitlichen Konstruktionskörpers 50 wird der Vorsprungsabschnitt 14 abgeschnitten, und die Außenfläche wird zu einer flachen, glatten Struktur ausgebildet. Auf der Wageninnenseite ist es nicht immer erforderlich, das Abschneiden des Vorsprungsabschnitts auszuführen. Danach kann eine Endbearbeitung durch einen Endanstrich ausgeführt werden, jedoch erfolgt eine Erläuterung für den Fall, dass kein Endanstrich ausgeführt wird.
Danach wird eine Haarlinien-Endbearbeitung oder eine Endbearbeitung für einen transparenten Anstrich ausgeführt. Da ein Reibrührschweißen ausgeführt wird, kann der Verbindungsabschnitt im Vergleich zu MIG-Schweißen nicht durch visuelle Betrachtung klargestellt werden. Im Ergebnis kann eine Textur erscheinen, jedoch kann ein gutes Aussehen des seitlichen Konstruktionskörpers erzielt werden. Dies kann billig erhalten werden. Die Schweißabschnitte des seitlichen Konstruktionskörpers 50, des Dach-Konstruktionskörpers 51, des Boden-Konstruktionskörpers 52 und des Ende-Konstruktionskörpers 53 sind an Positionen positioniert, die von der seitlichen Konstruktionsseite her schwierig zu sehen sind.
Unter Bezugnahme auf die 11 und 12 wird eine Verbindung eines extrudierten Rahmenelements des Konstruktionskörpers mit zwei Ebenen erläutert. Ein extrudiertes Rahmenelement 100 (110) verfügt über zwei im Wesentlichen paral lele Frontplatten 101 und 102 (111 und 112), mehrere Rippen 103 und 106 (113 und 116) für Verbindung mit diesen, einen Vorsprungsabschnitt 104 (114), der in der Dickenrichtung der Rahmenelemente 110 und 110 in einem Endabschnitt eines Verbindungsabschnitts vorsteht, und Vorsprungsteile 117 und 117, die von der Endabschnittsrippe 106 zum gegenüberliegenden Rahmenelement 110 vorstehen.
Die mehreren Rippen 103 und 113 sind entlang einer Breitenrichtung der Rahmenelemente 100 und 110 vorhanden. Die Rippe 103 (113) ist so vorhanden, dass sie gegen die Frontplatten 101 und 102 (111 und 112) geneigt ist. Die Rippe 106 (116) ist so vorhanden, dass sie orthogonal zu den Frontplatten 101 und 102 (111 und 112) verläuft. Jede der Bezugszahlen 109 und 119 kennzeichnet einen hohlen Abschnitt.
An den Endabschnitten der Rahmenelemente 100 und 110 sind vertikale Flächen 121 und schräge Flächen 122 vorhanden. Die vertikalen Flächen 121 sind an den Endabschnitten der Frontplatten 101, 102 sowie 111, 112 positioniert. Die schräge Fläche 122 des Rahmenelements 110 ist an einer Seite der Frontplattenseite des Vorsprungsteils 117 positioniert. Die schräge Fläche 122 des Rahmenelements 110 ist an einem vertieften Abschnitt positioniert, der den Vorsprungsteil 117 aufnimmt. Die schräge Fläche 122 ist ausgehend von einer Position geneigt, an der die vertikale Fläche 121 in der Dickenrichtung des Rahmenelements eindringt.
Der Vorsprungsteil 117 besteht zu einem äußeren Abschnitt (der Seite des Rahmenelements 100) in der Breitenrichtung des Rahmenelements 100 vor. Die Vorsprungsabschnitte 104 und 114 sind an den Endabschnitten der jeweiligen Frontplatten 101, 102 sowie 111, 112 positioniert. Die Rippe 116 des Rahmenelements 110 ist auf der Verlängerungslinie des Verbindungsabschnitts positioniert. Es gilt die Annahme, dass die Mittelachse des rotierenden Körpers 20 auf der Verlängerungslinie des Plattendickezentrums der Rippe 116 liegt. Die vertikalen Flächen 121 des Rahmenelements 110 sind ausgehend vom Plattendickezentrum der Rippe 116 etwas zur Zentrumsseite in der Breitenrichtung des Rahmenelements 110 positioniert.
Die zwei vertikalen Flächen 121 liegen innerhalb eines Bereichs der Verlängerungslinie der Plattendicke der Rippe 116. Die Plattendicke der Rippe 116 ist größer als diejenige der Rippe 106.
Wenn beim Zusammenbauen der Rahmenelemente 100 und 110 die schrägen Flächen 122 und 122 in Kontakt gebracht werden, entsteht ein gewisser Zwischenraum zwischen der vertikalen Fläche 121 des Rahmenelements 100 und der vertikalen Fläche 121 des Rahmenelements 110. Beispielsweise ist der Abstand zwischen den schrägen Flächen 122 und 122 des vertieften Abschnitts kleiner als der Abstand zwischen den schrägen Flächen 122 und 122 des konkaven Abschnitts ausgebildet. Andernfalls ist der Abstand der schrägen Flächen 122 klein ausgebildet.
Da die Rippe 106 am Rahmenelement 100 vorhanden ist, kann die Dicke des Vorsprungsabschnitts 104 und der schrägen Fläche 122 hinsichtlich der Genauigkeit verbessert werden, und die Herstellung an den Endabschnitten kann leicht erfolgen.
Da am Verbindungsabschnitt zwischen der schrägen Fläche 122 und der Rippe 106 des Rahmenelements 100 ein vertiefter Abschnitt vorhanden ist, der gegenüber der Verlängerungslinie der Schräge 122 vertieft ist, kann die Querschnittsfläche des Endabschnitts des Rahmenelements 100 klein gemacht werden, und es kann eine leichte Konstruktion erzielt werden.
Bei einer in der 13 dargestellten Ausführungsform ist der Stoßabschnitt an einer mittleren Position zwischen der Rippe 106 und einer Rippe 116b positioniert. Der Abstand von der vertikalen Fläche 121 zur Rippe 106 des Rahmenelements 100 ist im Wesentlichen derselbe wie derjenige von der vertikalen Fläche 121 zur Rippe 116b des Rahmenelements 110. Die Plattendicken der zwei Rippen 106 und 116 sind gleich.
Das Intervall L5 zwischen den zwei Rippen 106 und 116b ist größer als der Durchmesser des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers, jedoch kleiner als der Durchmesser D1 des Abschnitts 20b großen Durchmessers. Die Breite (diejenige in der Breitenrichtung des Rahmenelements) des Vorsprungsabschnitts 104 ist dieselbe wie diejenige des Vorsprungsabschnitts 114.
Die vertikalen Flächen werden durch einen optischen Sensor erfasst, und durch Positionieren der Mittelachse des rotierenden Körpers 20 an der Zwischenposition zwischen den vertikalen Flächen 121 und 121 wird die Reibrührschweißbearbeitung ausgeführt. Im Ergebnis ist die Mittelachse des rotierenden Körpers 20 an der Zwischenposition zwischen den zwei Rippen 106 und 116b positioniert.
Ferner wird die Mittelachse des rotierenden Körpers 20 an der Zwischenposition betreffend die Breiten der Vorsprungsabschnitte 104 und 114 positioniert. Das Zentrum der Schweißnaht wird an der Zwischenposition zwischen den zwei Rippen 106 und 116 positioniert. Die Größe und die Position des rotierenden Körpers 20 sowie andere Konstruktionen sind ähnlich wie bei den oben angegebenen Ausführungsformen.
Da bei der obigen Konstruktion die Last während der Schweißbearbeitung von den zwei Rippen 106 und 116b getragen wird, kann die Plattendicke der Rippe 116b kleiner als die bei der in der 12 dargestellten Ausführungsform gemacht werden. Im Ergebnis kann der Gesamtwert der Plattendicken der zwei Rippen 106 und 116b kleiner als der bei der in der 12 dargestellten Ausführungsform gemacht werden. Im Ergebnis kann eine leichte Konstruktion erzielt werden. Ferner kann sich, bei der in der 12 dargestellten Ausführungsform, innerhalb der zwei Rippen 106 und 116, da die Last konzentrisch zur Rippe 116 abgestützt wird, die Rippe 116 leicht verbiegen.
Jedoch empfangen bei der in der 13 dargestellten Ausführungsform die beiden Rippen 106 und 116b im Wesentlichen dieselbe Last, und es tritt kaum eine Biegeverformung der Rippen 106 und 116b auf. Es ist bevorzugt, den Abstand von der Rippe 106 zur Mittelachse des rotierenden Körpers 20 und den Abstand von der Rippe 116 zur Mittelachse des rotierenden Körpers 20 im Wesentlichen gleich zu machen.
Das Intervall L5 zwischen den zwei Rippen 106 und 116b ist kleiner als der Durchmesser D1 des Abschnitts 20b großen Durchmessers des rotierenden Körpers 20. Im Ergebnis wirkt die Last durch den Abschnitt 20a großen Durchmessers zusätzlich auf die Rippen 106 und 116b, und daher kann die Biegeverformung der Frontplatten 101 und 111 klein gemacht werden.
Unter Berücksichtigung des Fehlers der Position des rotierenden Körpers 20, da die Breite L1 zwischen den Vorsprungsabschnitten 104 und 114 größer als der Durchmesser D1 des Abschnitts 20b großen Durchmessers ist (L1 > D1). Ferner wird die Reibrührschweißbearbeitung beendet, und die Schweißnaht ist ent lang dem Abschnitt 20a großen Durchmessers und dem Abschnitt 21 kleinen Durchmessers etwas groß ausgebildet.
Danach wird eine Fläche, oder es werden beide Flächen, der Vorsprungsabschnitte 104 und 119 entlang den Frontplatten 101, 111, 102 und 112 abgeschnitten. An den verbliebenen Vorsprungsabschnitten 104 und 119 verbleibt die Schweißnaht des Abschnitts 20b großen Durchmessers. Die Größe (der Durchmesser) dieser Schweißnaht ist größer als der Abstand (L5). Es kann gesagt werden, dass das Zentrum der Schweißnaht im Wesentlichen im Zentrum der zwei Rippen 106 und 116b existiert.
Ferner ist bei den Rahmenelementen 100 und 110 vor dem Schweißen der Abstand (≈L5/2) von den vertikalen Flächen 121 und 121 zu den Rippen 106 und 116b kleiner als die Breite (≈L1/2) der Vorsprungsabschnitte 104 und 114. Die Rippen 106 und 116 existieren an einer anderen Endseite in der Breitenrichtung des Rahmenelements in Bezug auf die vertikalen Flächen 121 und 121.
Der Durchmesser D1 des Abschnitts 20a großen Durchmessers, die Größe der Schweißnaht entsprechend dem Abschnitt 20a großen Durchmessers, die Position der Rippen 106 und 116b, wie oben angegeben, existieren im Bereich der Vorsprungsabschnitte 104 und 114 in der Breitenrichtung der Rahmenelemente 100 und 110.
Die Rahmenelemente 100 und 110 verfügen über die schrägen Flächen 122, jedoch kann, wenn die Vorsprungsteile 117 vorhanden sind, die in der 21 dargestellte Struktur aus dem Stand der Technik verwendet werden.
Bei der in der 19 dargestellten Ausführungsform ist, im Vergleich mit der in der 13 dargestellten Ausführungsform, der Vorsprungsteil 117 auf der Seite der Frontplatte 112 an einer Seite der Rippe 106 vorhanden.
Bei einer in der 15 dargestellten Konstruktion (keine Ausführungsform der Erfindung) sind zwei Rippen 106c und 116c des Verbindungsabschnitts am Rahmenelement 110 vorhanden. An einer Zwischenposition der zwei Rippen 106c und 116c sind die Endabschnitte der Frontplatten 101, 102 sowie 111, 112 der zwei Rahmenelemente 100 und 110 positioniert. Die zwei Rippen 106c und 116c stützen die Last gemäß dem rotierenden Körper 20 ab. Die Rippe 106c und die Rippe 116c sind über eine Rippe 116d verbunden. Bei dieser Konstruktion tritt kaum ein Verbiegen der Rippen 106 und 116c während der Schweißbearbeitung auf.
Die Konstruktion dieser Ausführungsform verfügt über keine schräge Fläche. Die Frontplatten 10. Die Rückseite 101b (102b) des Endabschnitts der Frontplatte 101 (102) steht zu einer Seite der anderen Frontplatte 102 (101) vor, und 102 sind an den horizontalen Flächen 122b überlappend, und die Dicke dieser Rückseite ist dicker als diejenige der Frontplatte 101 (102). Diese Struktur kann bei anderen Ausführungsformen angewandt werden.
Bei den oben angegebenen Ausführungsformen bedeutet "die Frontplatten (oder die Außenseiten) verlaufen parallel" eine im Wesentlichen parallele Anordnung. Ferner bezeichnet "orthogonal zur Frontplatte" eine Anordnung im Wesentlichen orthogonal zur Frontplatte.
Bei einem Schienenwagen verfügen der seitliche Konstruktionskörper und der Dach-Konstruktionskörper über Kreisbogenform, und es besteht der Fall, dass zwei Frontplatten nicht parallel angeordnet werden können. Die Erfindung kann an die obige Struktur angepasst werden. Ferner kann die Erfindung an ein Rohr und andere Konstruktionskörper angepasst werden.
Wenn der Winkel eines Paars vertikaler Flächen 13 und 121 nicht groß ist, können sie eine v-förmige Struktur bilden. Um den V-förmigen Raum zu kompensieren, ist es erforderlich, die Vorsprungsabschnitte 14, 104 und 114 groß auszubilden. Im Ergebnis ist die vertikale Fläche vorzugsweise eine im Wesentlichen vertikale Fläche, jedoch kann sie etwas geneigt sein.
Im Verbindungsabschnitt der vertikalen Fläche 121 und der schrägen Fläche 122 kann eine Fläche parallel zur Spitze des Vorsprungsabschnitts 104 hin vorhanden sein, jedoch muss diese Fläche klein sein.
Für den einen Verbindungsabschnitt sind die zwei Vorsprungsabschnitte 104 und 114 vorhanden, jedoch kann nur ein Vorsprung 104 (114) vorhanden sein.
Die von der 11 bis zur 13 dargestellten Ausführungsformen können beim in der 8 dargestellten Konstruktionskörper mit zwei Ebenen verwendet werden. Ferner kann das von der 11 bis zur 13 veranschaulichte Reibrührschweißen gleichzeitig sowohl an der Ober- als auch der Unterseite ausgeführt werden, jedoch kann es jeweils an einer Seite ausgeführt werden.

Claims

Mechanischer Körper mit zwei Elementen (10, 11; 60, 70; 100, 110), die entlang einer Verbindungslinie durch Reibrührschweißen miteinander verbunden sind, wobei der Körper zwei einander gegenüberliegende Seiten aufweist und die genannten Elemente (10, 11; 60, 70; 100, 110) jeweils benachbart zur Schweißlinie und auf mindestens einer der gegenüberliegenden Seiten eine auswärts gewandte Fläche aufweisen und die jeweiligen auswärts gewandten Flächen im Querschnitt über die Verbindungslinie hinweg gesehen colinear sind, und die genannten Elemente an der Verbindungslinie einander gegenüberliegende, einander berührende Kantenflächen (12; 121, 122) aufweisen und an der Verbindungslinie, von den auswärts gewandten Flächen nach innen verlaufend eine Reibrührschweißlage (30) vorliegt, an der die Kantenflächen enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenflächen jeweils in der Gegend der Schweißlage eine schräge Fläche (12; 122) aufweisen, die mit der Schweißlage verbunden ist, wobei die entsprechenden schrägen Flächen (12; 122) bezüglich der auswärts gewandten Flächen in die gleiche Richtung geneigt sind und im Kontakt miteinander stehen, und die genannten Elemente jeweils benachbart zur Schweißlage einen erhöhten Bereich (14; 104, 114) aufweisen, der bezüglich ihrer jeweiligen auswärts gewandten Flächen auswärts hervorsteht.
Körper nach Anspruch 1, wobei die schrägen Flächen (12; 122) jeweils an der Schweißlage enden.
Körper nach Anspruch 1 oder 2, der auf beiden gegenüberliegenden Seiten solche auswärts gewandten Flächen, eine solche Reibrührschweißlage (30), solche Kantenflächen, solche schrägen Flächen (12; 122) und solche erhöhten Bereiche (14; 104, 114) aufweist, wobei die beiden Schweißlagen (30) auf einer zu den auswärts gewandten Flächen senkrechten Linie angeordnet sind, die Kante eines ersten (11; 60; 110) der Elemente einen vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements aufweist und die schrägen Flächen (12; 122) des ersten Elements Flächen des vorstehenden Bereichs sind und die Kante des zweiten (10; 70, 100) der Elemente einen Vertiefungsbereich des zweiten Elements aufweist, der den vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements aufnimmt und wobei die schrägen Flächen (12, 122) des zweiten Elements Flächen der Vertiefung sind und die schrägen Flächen des ersten Elements berühren.
Körper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kantenfläche eines ersten (11; 60; 110) der Elemente einen verjüngten vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements bildet, die Kantenfläche des zweiten (10; 70; 100) der beiden Elemente einen Vertiefungsbereich des zweiten Elements bildet, der den vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements aufnimmt, und die schrägen Flächen (12; 122) jeweils Flächen des vorstehenden Bereichs und des Vertiefungsbereichs sind.
Verfahren zur Herstellung eines mechanischen Körpers mit zwei Elementen (10, 11; 60, 70; 100, 110), die durch Reibrührschweißen miteinander verbunden sind, mit folgenden Schritten: (i) Bereitstellen der beiden Elemente (10, 11; 60, 70; 100, 110) jeweils mit zwei einander gegenüberliegenden Seiten und mit einer auswärts gewandten Fläche auf mindestens einer der Seiten, wobei die Elemente jeweils an ihrer einen Kante eine Kantenfläche mit einer schrägen Fläche (12; 122) aufweisen, die bezüglich der auswärts gewandten Fläche geneigt ist, und benachbart zur Kantenfläche jeweils einen erhöhten Bereich (14; 104, 114) aufweisen, der bezüglich ihrer auswärts gewandten Fläche auswärts vorsteht, (ii) Anordnen der beiden Elemente Kante an Kante, so daß ihre entsprechenden auswärts gewandten Flächen colinear sind, während die jeweiligen erhöhten Bereiche (14; 104, 114) aneinandergrenzen und so, daß sich ihre Kantenflächen an den schrägen Flächen (12; 122) berühren, (iii) Ausführen von Reibrührschweißen unter Verwendung eines sich drehenden Reibrührschweißkörpers (20, 21), der in die erhöhten Bereiche (14; 104, 114) eingreift und eine Schweißlage (30) bildet, die sich von den auswärts gewandten Flächen einwärts erstreckt und sich in der Umgebung der schrägen Flächen (12; 122) befindet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die schrägen Flächen (12; 122) im Anschluß an das Reibrührschweißen an der Schweißlage (30) enden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Kantenfläche eines ersten (11; 60; 110) der Elemente einen verjüngten vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements bildet, die Kantenfläche des zweiten (10; 70; 100) der beiden Elemente einen Vertiefungsbereich des zweiten Elements bildet, der den vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements aufnimmt, und die schrägen Flächen (12; 122) jeweils Flächen des vorstehenden Bereichs und des Vertiefungsbereichs sind.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die beiden in Schritt (i) bereitgestellten Elemente jeweils auf ihren beiden gegenüberliegenden Seiten eine solche auswärts gewandte Fläche, eine solche schräge Fläche (12; 122) und einen solchen erhöhten Bereich (14; 104, 114) aufweisen und in Schritt (ii) beide entsprechenden Paare der schrägen Flächen (12; 122) einander berühren und in Schritt (iii) das Reibrührschweißen an beiden gegenüberliegenden Seiten der Elemente durchgeführt wird, um die Schweißlagen entsprechenderweise auf beiden Seiten zu bilden.