(57)【要約】      （修正有）【課題】異種材料を用いて、より安定したアプセットを生じさせることのできるイナーシャ溶接方法を提供する。【解決手段】２つのワークピースをイナーシャ溶接機器に取り付けるステップと、ワークピースのうちの少なくとも１つを回転させるステップと、２つのワークピースの間の界面で、摩擦熱を引き起こすために、２つのワークピースを所定の第１の溶接負荷で互いに押し付けるステップと、第１の溶接負荷を第１の期間維持するステップと、回転にブレーキがかかって停止し、溶接プロセスを終了する一方、材料アプセットを生じさせるとともに、２つのワークピースの間の接合を生じさせるために、２つのワークピースを、第１の溶接負荷よりも大きい所定の第２の溶接負荷で互いに押し付けるステップとを含み、第１及び第２の溶接負荷が、溶接プロセスの終了時に、ワークピースのうちの所定の一方に、特定の温度−距離プロファイルを生じるように選択される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イナーシャ溶接方法であって、
２つのワークピースをイナーシャ溶接機器に取り付けるステップと、
２つのワークピースを相対的に回転させるためにワークピースのうちの少なくとも一方を回転させるステップと、
第１の段階で、２つのワークピースを第１の溶接負荷で互いに押し付けて、２つのワークピース間の界面で摩擦熱を生じさせるステップと、
第１の溶接負荷を第１の期間維持するステップと、
次の段階で、２つのワークピースを１以上の後続溶接負荷であって、後続溶接負荷のうちの少なくとも１つが第１の溶接負荷よりも大きい１以上の後続溶接負荷でで互いに押し付けて、材料アプセットを生じさせるとともに、２つのワークピース間の接合を生じさせるステップと
を含んでおり、溶接負荷が、溶接プロセスの終了時に、ワークピースのうちの所定の一方に特定の温度−距離プロファイルを生じるように選択される、イナーシャ溶接方法。
【請求項２】
ワークピースの一方が他方よりも強度が高い、請求項１記載のイナーシャ溶接方法。
【請求項３】
溶接負荷が、強度が高い方のワークピースに特定の温度−距離プロファイルを生じさせるように選択される、請求項２記載のイナーシャ溶接方法。
【請求項４】
２つのワークピースが異種合金からなる、請求項１記載のイナーシャ溶接方法。
【請求項５】
相対的な回転が、異なる段階において異なる毎分回転数で起こる、請求項１記載のイナーシャ溶接方法。
【請求項６】
温度−距離プロファイルが、特定のピーク温度を有する、請求項１記載のイナーシャ溶接方法。
【請求項７】
温度−距離プロファイルが、特定の傾きを有する、請求項１記載のイナーシャ溶接方法。
【請求項８】
相対的な回転を始める前に、コンピュータを用いて、イナーシャ溶接プロセスをシミュレーションするステップであって、イナーシャ溶接プロセスが、
２つのワークピースをイナーシャ溶接機器の離隔した顎部に取り付けるステップと、
ワークピースのうちの少なくとも一方を回転させるステップと、
第１の段階で、２つのワークピースを第１の溶接負荷で互いに押し付けて、２つのワークピース間の界面で摩擦熱を生じさせるステップと、
第１の溶接負荷を第１の期間維持するステップと、
次の段階で、２つのワークピースを１以上の後続溶接負荷であって、後続溶接負荷のうちの少なくとも１つが第１の溶接負荷よりも大きい１以上の後続溶接負荷でで互いに押し付けて、材料アプセットを生じさせるとともに、２つのワークピース間の接合を生じさせるステップとを含んでいる、シミュレーションステップと、
溶接プロセスの終了時に、ワークピースに存在する温度−距離プロファイルを決定するステップと、
溶接プロセスの終了時に、ワークピースに特定の温度−距離プロファイルが存在するように、溶接負荷の値を選択するステップと
をさらに含む、請求項１記載のイナーシャ溶接方法。
【請求項９】
イナーシャ溶接制御パラメーターを決定する方法であって、
コンピュータを用いて、イナーシャ溶接プロセスをシミュレーションするステップであって、イナーシャ溶接プロセスが、
２つのワークピースをイナーシャ溶接機器の離隔した顎部に取り付けるステップと、
ワークピースのうちの少なくとも一方を回転させるステップと、
第１の段階で、２つのワークピースを第１の溶接負荷で互いに押し付けて、２つのワークピース間の界面で摩擦熱を生じさせるステップと、
第１の溶接負荷を第１の期間維持するステップと、
次の段階で、２つのワークピースを１以上の後続溶接負荷であって、後続溶接負荷のうちの少なくとも１つが第１の溶接負荷よりも大きい１以上の後続溶接負荷でで互いに押し付けて、材料アプセットを生じさせるとともに、２つのワークピース間の接合を生じさせるステップと
を含んでいる、シミュレーションステップと、
溶接プロセスの終了時に、ワークピースに存在する温度−距離プロファイルを決定するステップと、
溶接プロセスの終了時に、ワークピースに特定の温度−距離プロファイルが存在するように、溶接負荷の値を選択するステップと
を含む方法。
【請求項１０】
ワークピースの一方が、ワークピースの他方よりも強度が高い、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
溶接負荷が、強度が高い方のワークピースに特定の温度−距離プロファイルを生じさせるように選択される、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
２つのワークピースが異種合金からなる、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
相対的な回転が、各段階において異なるＲＰＭで起こる、請求項９記載の方法。
【請求項１４】
温度−距離プロファイルが、特定のピーク温度を有する、請求項９記載の方法。
【請求項１５】
温度−距離プロファイルが、特定の傾きを有する、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載される技術は、一般に、摩擦溶接に関し、より具体的には、イナーシャ摩擦溶接に関する。
【背景技術】
【０００２】
イナーシャ摩擦溶接は、２つのワークピースのうち少なくとも一方のワークピースが回転している間に、２つのワークピースが互いに押し付けられるプロセスである。生じる摩擦熱は、ワークピースを軟化させ、変形（「アプセット」）させ、互いに結合させる。このプロセスは、高速で高品質の結合を、特に大きな環状ワークピースで生成するために、特に有用である。
【０００３】
先進航空材料によって要求される温度性能の向上及び高温変形への耐性は、既存のイナーシャ溶接プロセスの課題である。高温航空宇宙合金を、より低温の、多くの場合、より安価な材料にイナーシャ溶接するニーズは、課題をより高度なものとする。なぜなら、２つの異種材料の間で、望ましくない不均等なアプセットを起こすことになるからである。
【０００４】
したがって、異種材料を用いて、より安定したアプセットを生じさせることのできるイナーシャ溶接方法に対するニーズがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８１８７７２４号
【発明の概要】
【０００６】
このニーズは、２つ以上の別個の段階を有するイナーシャ摩擦溶接方法によって対処される。第１の段階は、２つのワークピースの間で、流動挙動の差異を低減できる摩擦予熱を含む。
【０００７】
本発明は、添付図面と共に下記の説明を参照することにより、最も良く理解され得る。図面は、下記の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１及び第２のワークピースが取り付けられた摩擦溶接機械の概略側面図である。
【図２】２つのワークピースの間のイナーシャ溶接接合部の概略断面図である。
【図３】２段階イナーシャ溶接のプロセスを示すグラフである。
【図４】１段階及び２段階のイナーシャ溶接プロセスの比較温度プロファイルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面では、様々な図面全体にわたって、同一の参照番号は同じ要素を示す。図面を参照すると、図１は、第１及び第２のワークピースすなわち部品１２，１４を互いにイナーシャ溶接するための例示的なイナーシャ溶接機械１０を図示しており、このワークピースすなわち部品１２，１４は、任意の適切な構成を有してもよい。図示される例示的な実施形態では、ワークピース１２，１４は環状部材であり、燃焼器、タービン、もしくはコンプレッサの構造ケーシング、又は航空機ガスタービンエンジンの圧力容器として使用するために、互いにイナーシャ溶接される。
【００１０】
２つのワークピース１２，１４は、航空機ガスタービンエンジンの様々な高温部構成要素で使用するために、ニッケル系又はコバルト系「超合金」等の高強度の耐熱性航空宇宙合金で形成されてもよい。典型的なタービン超合金はニッケル系であり、例示的な鍛造温度範囲は、その溶融温度よりも約２００°Ｆ低い。多くの場合、２つのワークピース１２，１４は、異なる鍛造及び溶融温度を含む異なる熱的特性を有する、異なる合金から作製されることが望ましい。
【００１１】
ワークピース１２，１４は、互いに同軸に並び、対向する「溶接プレップ」すなわち接触エリア１６を有し、この溶接プレップ１６においてイナーシャ溶接が実施される。溶接プレップ１６は、平均直径Ｄ及び溶接プレップ厚さＴを有する。
【００１２】
イナーシャ溶接機械１０は、第１のワークピース１２が適切に固定して取り付けられる第１の回転ヘッド１８、及び第２のワークピース１４が適切に固定して取り付けられる第２のヘッド２０を含む。第１のヘッド１８は、液圧モータ等の適切なモータ２２に動作可能に接合され、毎分回転数（ＲＰＭ）で表現される適切な回転速度での動作中に回転する。第１のヘッド１８には、１つ以上の環状のフライホイール２４が適切に取り付けられ、この環状のフライホイール２４は、選択的に設置され、第１のヘッド１８の回転質量慣性モーメントを制御する手段として使用されることにより、イナーシャ溶接エネルギーを調節する。モータ２２及び第１のヘッド１８は、支持フレーム２６に、支持フレーム２６の一端部において適切に取り付けられ、第２のヘッド２０は、支持フレーム２６の反対の端部にある適切な台車、すなわち可動台２８によって運搬される。第２のヘッド２０は、台車２８に対して回転可能ではなく、台車２８は、液圧ピストン３０に動作可能に接合されており、液圧ピストン３０は、台車２８を支持フレーム２６の上で水平に移動させ、第１及び第２のワークピースを、例えばｋＮ又はｌｂｆで表される特定の溶接負荷、すなわち溶接力Ｆで、溶接プレップ１６において係合させるように構成されている。
【００１３】
図１に示されるイナーシャ溶接機械１０は、構成及び基本的な動作が従来のものである。このタイプの機械は、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．（ＭＴＩ）社（米国インディアナ州サウスベンド）から市販されている。基本的なプロセスに影響せずに、機械を変化させることが可能である。例えば、第２のヘッド２０も同様に回転可能とすることができる。また、上記の慣性駆動と併用して、又は代わりに、一方又は両方のヘッドをダイレクトドライブすることができる摩擦溶接機械も利用可能である（図示せず）。
【００１４】
イナーシャ溶接では、第１のヘッド１８及び取り付けられた第１のワークピース１２が、所定の回転速度に加速された後、液圧ピストン３０を作動させて、台車２８及び取り付けられた第２のワークピース１４を駆動し、所定の溶接負荷Ｆで、溶接プレップ１６において第１の部品と摩擦係合させる。溶接負荷をかけるとき、モータ２２は第１のヘッド１８から切り離される。これは、液圧モータの場合、単純に液圧を妨げることによって達成される。第２のワークピース１４が、回転する第１のワークピース１２に摩擦でブレーキをかける際、フライホイール２４の慣性は、摩擦熱を受ける係合溶接プレップ１６においてエネルギーを付与する。
【００１５】
溶接プレップ１６において発生する摩擦は、局所的に２つのワークピースの温度を、ワークピースの溶融温度未満であるが、ワークピース同士の間の鍛造摩擦溶接を実施するために十分に高い温度に増加させる。２つのワークピース１２，１４を合わせる際、図２に見られるそれぞれの溶接プレップ１６において、ワークピース１２，１４はそれぞれ「アプセット」する。すなわち、材料が軟化及び変位し、これにより、両方が軸方向に短くなり、「バリ」３２の突出が生じる。バリ３２は、一般に、溶接後の機械加工で除去される。アプセットが実質的に等しいことが望ましいと考えられるが、２つのワークピース１２，１４が異なる特性を有する場合、従来の単一段階イナーシャ溶接では達成できないことが多い。
【００１６】
イナーシャ溶接に関係する４つの制御パラメーターがある。根本的に、サイズ及び構成を含む、ワークピース１２，１４の幾何学的形状は、１つのパラメーターである。なぜなら、イナーシャ溶接は対応する環状の溶接プレップ１６において実施されるからである。上述したように、部品のサイズは、所与のタイプのイナーシャ溶接機械内に物理的に支持するため、及びイナーシャ溶接を実施するために必要とされるエネルギー量のための両方の因子であり、このエネルギーの量は、利用可能なフライホイールの慣性に依存する。
【００１７】
第２の制御パラメーターは、溶接負荷Ｆであり、この溶接負荷Ｆは、溶接プレップ１６に及ぼされ、対応する溶接応力、すなわち圧縮される単位面積当たりの負荷を与える。この負荷は、通常、ｋｇ／ｃｍ2又はポンド／平方インチ（ｐｓｉ）で表される。
【００１８】
第３の制御パラメーターは、イナーシャ溶接のために溶接プレップにおいて与えられる単位エネルギー入力であり、通常、Ｊ／ｃｍ2又はｌｂｆ／ｉｎ2で表される。単位エネルギーは、回転する第１のヘッド１８及び取り付けられたフライホイール２４の質量慣性モーメントによって影響される。この質量慣性モーメントは、個々のフライホイール２４の追加又は削減によって、有限の数の増加量で調節され得る。
【００１９】
第４の制御パラメーターは、溶接プレップ１６における回転する第１のワークピース１２の初期接触速度であり、この初期接触速度は、通常、表面ｍ／ｓ又は表面フィート／分（ＳＦＭ）で表され、溶接プレップ１６における周長と、ＲＰＭで表現される回転速度との積である。ダイレクトドライブを用いる機械の場合、ＲＰＭは溶接プロセス中に増加又は減少してもよい。
【００２０】
上記のように、溶接を単一の段階で完了することは、一貫性のない結果につながり得る。特に、ワークピース１２，１４の一方又は両方を冷却すると、溶接が完了する前に、溶接アプセットプロセスが瞬間的かつ予測不可能に減速又は停止する。この影響を回避するために、１つ以上の追加の段階を有するプロセスを用いて、イナーシャ溶接を実施してもよい。
【００２１】
多段階プロセスの一例では、第１の段階において、第１のヘッド１８及び取り付けられた第１のワークピース１２が、所定の回転速度に加速された後、液圧ピストン３０を作動させて、台車２８及び取り付けられた第２のワークピース１４を駆動し、第１の時間間隔の間維持される所定の第１の溶接負荷「Ｆ１」で、溶接プレップ１６において第１の部品と摩擦係合させる。第１の溶接負荷をかけるとき、モータ２２は第１のヘッド１８から切り離される。これは、液圧モータの場合、単純に液圧を妨げることによって達成される。第２のワークピース１４が、回転する第１のワークピース１２に摩擦でブレーキをかける際、フライホイール２４の慣性は、摩擦熱を受ける係合溶接プレップ１６においてエネルギーを付与する。第１の時間間隔が終了した後、液圧ピストン３０が作動して、台車２８及び取り付けられた第２のワークピース１４を、第１の溶接負荷よりも大きな所定の第２の溶接負荷「Ｆ２」で駆動する際に、第２の段階が実施される。第２の溶接負荷Ｆ２は、第１のワークピース１２が摩擦でブレーキがかかって停止し、溶接プロセスが完了するまで維持される。
【００２２】
図３は、グラフにより、溶接負荷、ＲＰＭ、及びアプセット対時間を示す。第１の段階では、第１の溶接負荷Ｆ１がかけられ、ＲＰＭの減衰により示されるように摩擦熱が起こるが、アプセットは起こらない。第２の段階では、第２の溶接負荷Ｆ２がかけられ、圧力が増加することにより、温度がアプセットが起こるのに十分に上昇させる。
【００２３】
第１及び第２の溶接力Ｆ１，Ｆ２並びに第１の時間間隔は、例えば、プログラマブルコンピュータの適切な伝熱解析ソフトウェアを用いて、溶接プロセスのシミュレーションにより決定されてもよい。
【００２４】
より具体的には、溶接プロセスは、シミュレーションソフトウェアへの入力として、２つのワークピースの伝熱特性、外部環境条件、及び上記の溶接プロセス制御パラメーターの仮定値等の因子を用いて、シミュレーションされ得る。シミュレーションの出力は、溶接完了時に存在する温度対距離のプロファイルであってもよい。これは、本明細書では、「温度−距離プロファイル」と呼ばれる。選択される温度−距離プロファイルは、溶接プロセスの終了と正確に同時に、すなわち構成要素にブレーキがかかって停止するちょうどその時に起こらなくてもよいことに注意する。この説明の目的のためには、選択される温度−距離プロファイルが、例えば、溶接プロセスの終了の数秒前又は数秒後に起こる場合、これは、「溶接プロセスの終了時の」プロファイルであると考えることができる。
【００２５】
図４は、材料温度対溶接界面からの距離を示すグラフであり、１段階プロセス対２段階プロセスを用いた同一の接合部を比較する。２段階プロセスは、明らかに、１段階プロセスとほぼ同じピーク温度「Ｔｐｅａｋ」を有する温度−距離プロファイルを呈するが、曲線は全体として右にシフトし、ワークピース内の各場所において、２段階での材料温度は、１段階での材料温度よりも高い。一般に、ワークピース内のより深い深さで、上昇した温度が維持される。
【００２６】
シミュレーションにおいて、図４に示されたような望ましい温度−距離プロファイルを得るために、必要に応じて制御パラメーターを変更してもよい。目標プロファイルは、特定のピーク温度Ｔｐｅａｋ及び温度対距離の曲線の特定の傾きを有していてもよい。これは、解析方法を用いて、又は試行錯誤によってなされ得る。望ましい温度−距離プロファイルがシミュレーションで一度達成されると、その後、望ましい温度−距離プロファイルになることが見出された制御パラメーター（特に、第１及び第２の溶接負荷及び第１の時間間隔を含む）を用いて、実際の溶接プロセスを行うことができる。
【００２７】
上記の実施例は、ＲＰＭが自然に減衰でき、第１及び第２の溶接負荷が一定である２段階プロセスを記載している。しかし、必要に応じて、特定の用途に適するように、プロセスを変更してもよい。例えば、所望により、上記のダイレクトドライブを用いて、ＲＰＭを一定に維持し、増加させ、又は減少させてもよい。さらに、各段階中に、溶接負荷を変えてもよい。
【００２８】
温度−距離プロファイルは、溶接プロセスの複数の段階を規定する複数のセグメントを含んでもよい。複数のセグメント又は段階が用いられる場合、第１のセグメント又は段階の後のセグメント又は段階を、「後続セグメント」又は「後続段階」と呼んでもよい。プロファイルの各セグメントは、独自の傾きを有してもよく、この傾きは、ゼロであっても、正であっても、又は負であってもよい。各セグメントは、独自の関連する溶接負荷を有してもよい。各溶接負荷は、そのセグメントの間に、一定であってもよく、又は増加もしくは減少してもよい。各セグメントは、独自のＲＰＭを有してもよく、このＲＰＭは、自然に減衰しても、一定であっても、又は意図的に変えられてもよい。各セグメントは、独自の時間間隔を有してもよい。セグメント間の溶接負荷又は速度の変化は、ステップ変化（瞬時）であっても、又は規定割合の増加もしくは減少であってもよい。温度−距離プロファイルを規定できることにより、様々な材料に適合するための柔軟性を得られるであろう。上記のシミュレーションソフトウェアを用いて、プロファイル全体の溶接制御パラメーターのすべてを決定してもよい。
【００２９】
多くの場合、２つのワークピース１２，１４は、すべての側面（合金、寸法等）において、同一ではないであろう。このため、かつ同じセットの溶接制御パラメーターがワークピース１２，１４の両方に適用されるので、２つのワークピース１２，１４のうちの一方のみで、望ましい溶接終了時温度−距離プロファイルを生じさせることが可能である。したがって、最終的な接合部の品質に最も重要な影響を有すると考えられるワークピース１２，１４について、プロファイルを制御してもよい。例えば、よりアプセット耐性のあるワークピース１２，１４が、より重要であると考えてもよい。これは、合金、ワークピースサイズ、及び／又は伝熱特性に起因する。これを、２つのワークピース１２，１４のうち、「より強い」ものと称してもよい。
【００３０】
上記のイナーシャ溶接方法は、先行技術と比較して、いくつかの利点を有する。溶接対を予熱することにより、流動挙動の差異を低減できる。なぜなら、流動挙動の差異は、より高い温度で低減されるからである。これにより、異種材料において、流動挙動の不均衡が、従来のイナーシャ溶接能力、及び所定の残留応力又は微細構造特徴又は機械的挙動を達成する能力に対して大きすぎる場合に、より安定したアプセットを達成する手段が提供され、材料を接合させることができる。
【００３１】
以上は、イナーシャ溶接方法を記載している。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面のすべてを含む）に開示される特徴のすべて、及び／又は開示される任意の方法又はプロセスのステップのすべてを、任意の組合せで組合せてもよい。ただし、そのような特徴及び／又はステップの少なくとも一部が、相互に排他的である組合せを除く。
【００３２】
本明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面のすべてを含む）に開示される各特徴は、特に明示的に記述されない限り、同じ、等価の、又は同様の目的にかなう代替の特徴によって置き替えられてもよい。したがって、特に明示的に記述されない限り、開示される各特徴は、包括的な一連の等価又は同様の特徴の一例にすぎない。
【００３３】
本発明は、前述の実施形態の詳細に制限されない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面のすべてを含む）に開示される特徴のうち、任意の新規な１つの特徴、又は任意の複数の特徴の新規な組合せに拡張され、又は開示されるすべての方法又はプロセスのステップのうち、任意の新規な１つのステップ、又は任意の複数のステップの新規な組合せに拡張される。
［実施態様１］
イナーシャ溶接方法であって、
２つのワークピースをイナーシャ溶接機器に取り付けるステップと、
２つのワークピースを相対的に回転させるためにワークピースのうちの少なくとも一方を回転させるステップと、
第１の段階で、２つのワークピースを第１の溶接負荷で互いに押し付けて、２つのワークピース間の界面で摩擦熱を生じさせるステップと、
第１の溶接負荷を第１の期間維持するステップと、
次の段階で、２つのワークピースを１以上の後続溶接負荷であって、後続溶接負荷のうちの少なくとも１つが第１の溶接負荷よりも大きい１以上の後続溶接負荷でで互いに押し付けて、材料アプセットを生じさせるとともに、２つのワークピース間の接合を生じさせるステップと
を含んでおり、溶接負荷が、溶接プロセスの終了時に、ワークピースのうちの所定の一方に特定の温度−距離プロファイルを生じるように選択される、イナーシャ溶接方法。
［実施態様２］
ワークピースの一方が他方よりも強度が高い、実施態様１記載のイナーシャ溶接方法。
［実施態様３］
溶接負荷が、強度が高い方のワークピースに特定の温度−距離プロファイルを生じさせるように選択される、実施態様２記載のイナーシャ溶接方法。
［実施態様４］
２つのワークピースが異種合金からなる、実施態様１記載のイナーシャ溶接方法。
［実施態様５］
相対的な回転が、異なる段階において異なる毎分回転数で起こる、実施態様１記載のイナーシャ溶接方法。
［実施態様６］
温度−距離プロファイルが、特定のピーク温度を有する、実施態様１記載のイナーシャ溶接方法。
［実施態様７］
温度−距離プロファイルが、特定の傾きを有する、実施態様１記載のイナーシャ溶接方法。
［実施態様８］
相対的な回転を始める前に、コンピュータを用いて、イナーシャ溶接プロセスをシミュレーションするステップであって、イナーシャ溶接プロセスが、
２つのワークピースをイナーシャ溶接機器の離隔した顎部に取り付けるステップと、
ワークピースのうちの少なくとも一方を回転させるステップと、
第１の段階で、２つのワークピースを第１の溶接負荷で互いに押し付けて、２つのワークピース間の界面で摩擦熱を生じさせるステップと、
第１の溶接負荷を第１の期間維持するステップと、
次の段階で、２つのワークピースを１以上の後続溶接負荷であって、後続溶接負荷のうちの少なくとも１つが第１の溶接負荷よりも大きい１以上の後続溶接負荷でで互いに押し付けて、材料アプセットを生じさせるとともに、２つのワークピース間の接合を生じさせるステップと
を含んでいる、シミュレーションステップと、
溶接プロセスの終了時に、ワークピースに存在する温度−距離プロファイルを決定するステップと、
溶接プロセスの終了時に、ワークピースに特定の温度−距離プロファイルが存在するように、溶接負荷の値を選択するステップと
をさらに含む、実施態様１記載のイナーシャ溶接方法。
［実施態様９］
イナーシャ溶接制御パラメーターを決定する方法であって、
コンピュータを用いて、イナーシャ溶接プロセスをシミュレーションするステップであって、イナーシャ溶接プロセスが、
２つのワークピースをイナーシャ溶接機器の離隔した顎部に取り付けるステップと、
ワークピースのうちの少なくとも一方を回転させるステップと、
第１の段階で、２つのワークピースを第１の溶接負荷で互いに押し付けて、２つのワークピース間の界面で摩擦熱を生じさせるステップと、
第１の溶接負荷を第１の期間維持するステップと、
次の段階で、２つのワークピースを１以上の後続溶接負荷であって、後続溶接負荷のうちの少なくとも１つが第１の溶接負荷よりも大きい１以上の後続溶接負荷でで互いに押し付けて、材料アプセットを生じさせるとともに、２つのワークピース間の接合を生じさせるステップと
を含んでいる、シミュレーションステップと、
溶接プロセスの終了時に、ワークピースに存在する温度−距離プロファイルを決定するステップと、
溶接プロセスの終了時に、ワークピースに特定の温度−距離プロファイルが存在するように、溶接負荷の値を選択するステップと
を含む方法。
［実施態様１０］
ワークピースの一方が、ワークピースの他方よりも強度が高い、実施態様９記載の方法。
［実施態様１１］
溶接負荷が、強度が高い方のワークピースに特定の温度−距離プロファイルを生じさせるように選択される、実施態様１０記載の方法。
［実施態様１２］
２つのワークピースが異種合金からなる、実施態様９記載の方法。
［実施態様１３］
相対的な回転が、各段階において異なるＲＰＭで起こる、実施態様９記載の方法。
［実施態様１４］
温度−距離プロファイルが、特定のピーク温度を有する、実施態様９記載の方法。
［実施態様１５］
温度−距離プロファイルが、特定の傾きを有する、実施態様９記載の方法。
［実施態様１６］
相対的な回転が、各段階において異なるＲＰＭで起こり、イナーシャ溶接方法が、特定の温度−距離プロファイルが得られるように、各段階のＲＰＭ及び溶接負荷の値を選択することをさらに含む、実施態様１記載のイナーシャ溶接方法。
［実施態様１７］
ＲＰＭが各段階中で変化する、実施態様１記載のイナーシャ溶接方法。
［実施態様１８］
溶接負荷が各段階中で変化する、実施態様１記載のイナーシャ溶接方法。
【符号の説明】
【００３４】
１０  イナーシャ溶接機械
１２  ワークピース
１４  ワークピース
１６  溶接プレップ
１８  第１のヘッド
２０  第２のヘッド
２２  モータ
２４  フライホイール
２６  支持フレーム
２８  可動台
３０  液圧ピストン
３２  バリ
【図１】
2017070997.tif 000003
【図２】
2017070997.tif 000004
【図３】
2017070997.tif 000005
【図４】
2017070997.tif 000006
【外国語明細書】
2017070997000001.pdf