使用预冷的电阻焊接方法技术

本发明专利技术涉及使用预冷的电阻焊接方法。一种用于改善电阻点焊的方法包括：堆叠两个或更多个金属板，并且将相对的第一和第二电极定位在金属堆叠体的相对侧。在待形成焊缝的区域中冷却金属板中的至少一个金属板。仅在至少一个金属板的冷却使搭接界面处的温度降低至少5℃之后，使焊接电流施加到电极并且通过金属板从而产生电阻点焊焊缝，从而改善点焊熔核的形成和焊接接头的品质。可以通过使冷却气体流动到最外金属板中的一者或两者的表面上或者通过在施加焊接电流之前使最外金属板与冷却的电极接触一段时间来获得冷却。

【技术实现步骤摘要】
使用预冷的电阻焊接方法
本专利技术涉及电阻焊接的改进的方法，更具体地说，通过选择性预冷金属板来优化整个金属叠层的热分布从而改进焊接过程。
技术介绍
通常采用电阻焊接来将两个或三个金属板连接成叠层，特别是在汽车车体和其他制品的构建中。电阻焊接（ERW）是指一组焊接过程，例如电阻点焊（RSW），其产生搭接面的聚结，在此处，当电流被施加到板并且力被用来将金属板保持在一起时由电阻产生热量以形成焊缝。影响对热和焊接温度的控制的一些因素是金属板的厚度、金属板的材料和冶金、存在涂层或者缺乏涂层、电极材料、电极几何形状、电极按压力、焊接电流和焊接时间。通常，同时使用两个铜电极将金属板夹紧在一起并使电流通过板。当电流通过电极到达板时，产生热量。由于电阻引起在铜电极之间的工件中的热积聚，升高的温度导致在电极接触的区域中金属板之间的界面处的熔池。在大约十分之一秒之后，电流流动终止并且热量被散布到整个金属板和铜电极以冷却点焊焊缝，从而导致熔融的熔核在压力下固化。铜电极被水冷以延长电极寿命并且迅速除去表面的热量以加速熔核的凝固，因为铜是优良的导体。在许多焊接应用中，两个金属板具有足够的厚度和相同的冶金材料，所以可以通过调整诸如电极焊接力、焊接电流和焊接时间等等的变量来容易地控制所产生的点焊焊缝的品质。然而，点焊过程的控制在两个板均由薄规格材料制成的那些情况下是更具挑战性的。在两个板具有厚度和/或材料的差异的情况下，焊接过程的控制也更具挑战性，在所述情况下，当所述板被电极之间流动的电流加热时，所述差异将导致在板之间的热失衡。失衡的意思是金属板之一更迅速地加热并且获得比其他金属板更高的温度。有以下几种情况引起热失衡。例如，当金属板具有厚度差异时可导致热失衡。这种厚度差异导致两个金属板之间的搭接界面相比于其中一个铜电极更接近另一铜电极，从而引起热失衡的情况，其中的较薄板比较厚板被电极更有效地冷却，从而造成较厚板比较薄板达到更高的温度。作为另一示例，当金属板由具有不同电特性的不同材料制成时，可能会导致热失衡。例如，一种材料可以是高级高强度钢（AHSS），如双相（DP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢或压硬钢（PHS），其具有高的体积电阻率。其他材料可以是具有非常低的体积电阻率的低碳钢钢或无间隙（IF）钢。相比于低碳或IF钢材料，电流通过金属板会导致AHSS材料的更快速加热。当例如将薄规格的低碳钢或IF镀锌钢板焊接到较重规格的DP、TRIP或PHS钢板时，会出现额外的热失衡复杂性。这些热失衡导致一些严重问题。首先，由高的厚度比、不同的电阻率或所述二者引起的热失衡相比于一个板导致更大的熔核渗透到另一板中。对于具有过量熔核渗透的板，这可能产生电极和金属板之间的不良影响，包括：电极粘附、过多的电极磨损、表面喷溅和可能形成的焊缝表面裂纹。对于熔核渗透减少的板，该过程可能变得不稳定，使得熔核体积的小的变化引起焊缝按钮尺寸且因此焊缝强度的大的变化。希望的是提供一种新的且改进的方法，用于在对金属板的选择导致在点焊过程期间板之间发生热失衡的情况下改善电阻点焊的控制和品质。
技术实现思路
一种用于改善电阻点焊焊缝的方法，包括：堆叠第一和第二金属板并且将相对的第一和第二电极定位在金属堆叠体的相对侧。金属板中的至少一个在将要形成焊缝的区域中被冷却。仅在所述至少一个金属板的冷却使搭接界面处的温度降低至少5℃之后，焊接电流被施加到电极且通过金属板以建立电阻点焊焊缝，从而改善焊接熔核的形成和焊接接头的品质。可以通过使冷却气体流动到金属板中的一者或两者的表面上或者通过在施加焊接电流之前使金属板与冷却的电极接触一段时间来获得冷却。在三个金属板构成的叠层的情况下，通过使冷却气体流动到金属堆叠体的最外金属板中的一者或两者的表面上或者通过在施加焊接电流之前使金属堆叠体的最外金属板与冷却的电极接触一段时间来获得冷却。本专利技术还提供了以下技术方案。方案1.一种用于改善两个或更多个堆叠金属板的电阻点焊的方法，包括：提供至少第一金属板；提供至少第二金属板；堆叠金属板以形成金属堆叠体；将相对的第一和第二电极定位在金属堆叠体的相对侧；在待形成焊缝的区域中冷却金属板中的至少一个金属板；以及仅在待形成焊缝的区域中冷却至少一个金属板的区域之后，使焊接电流施加到第一和第二电极并且通过金属堆叠体，从而在金属板之间产生电阻点焊焊缝。方案2.根据方案1所述的方法，还包括：使所述至少一个金属板的区域冷却至少5摄氏度。方案3.根据方案1所述的方法，还包括：通过在将焊接电流施加到电极之前使电极与所述至少一个金属板接触并且使冷却水循环通过所述电极的内部足够的时间段来冷却所述区域，从而冷却所述至少一个金属板的区域。方案4.根据方案1所述的方法，还包括：通过在将焊接电流施加到电极之前使冷气体流动到所述至少一个金属板上来冷却所述至少一个金属板的区域。方案5.根据方案4所述的方法，还包括：在所述电极与所述至少一个金属板接触之前使冷却气体流动到所述至少一个金属板上。方案6.根据方案4所述的方法，还包括：在所述电极与所述至少一个金属板接触之前且在所述电极与所述至少一个金属板接触时使冷却气体流动到所述至少一个金属板上。方案7.根据方案4所述的方法，还包括：在焊接电流被传导通过所述电极和通过金属堆叠体时继续使冷却气体流动到所述至少一个金属板上。方案8.根据方案4所述的方法，还包括：在从下述选择的至少两个时间段期间使冷却气体流动到所述至少一个金属板上：在电极与所述至少一个金属板接触之前；在电极与金属板接触期间但在使焊接电流流动通过金属堆叠体之前；在电流流动期间；和在电流流动之后。方案9.根据方案1所述的方法，还包括：在将焊接电流施加到电极和金属板之前冷却金属堆叠体的所有板。方案10.根据方案1所述的方法，还包括：通过电极上承载的气流喷嘴与所述至少一个电极的运动相结合地朝向和远离所述至少一个金属板的运动来使冷却气体流动到所述至少一个金属板上。方案11.一种用于改善两个或更多个堆叠金属板的电阻点焊的方法，包括：提供金属堆叠体；将相对的第一和第二电极定位在金属堆叠体的相对侧；使冷却气体流动到金属堆叠体的外表面上以冷却待形成焊缝的区域；以及在对外表面的冷却已经降低堆叠金属板之间的搭接界面处的温度之后，使焊接电流施加到第一和第二电极并且通过金属堆叠体，从而在堆叠金属板之间产生电阻点焊焊缝。方案12.根据方案11所述的方法，还包括：在金属板之间的搭接界面处的温度已被降低15摄氏度和35摄氏度之间的范围之后，将焊接电流施加到所述第一和第二电极。方案13.根据方案11所述的方法，还包括：金属堆叠体包括具有不同特性的金属板，所述不同特性包括不同厚度、不同金属合金和不同表面涂层中的至少一者。方案14.根据方案11所述的方法，还包括：通过第一和第二电极分别承载的第一和第二气流喷嘴朝向和远离金属堆叠体的运动来使冷却气体流动到金属堆叠体的表面上。方案15.根据方案14所述的方法，还包括：提供第一和第二操作阀，所述第一和第二操作阀分别向所述第一和第二电极的第一和第二气流喷嘴供应冷却气体；以及，操作所述第一和第二阀以选择性地控制冷却气体的流量和流速从而实现对金属堆叠体的外表面的可变冷却。方案16.根据方案15所述的方法，还包括：选择性地操作所述操作阀以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改善两个或更多个堆叠金属板的电阻点焊的方法，包括：提供至少第一金属板；提供至少第二金属板；堆叠金属板以形成金属堆叠体；将相对的第一和第二电极定位在金属堆叠体的相对侧；在待形成焊缝的区域中冷却金属板中的至少一个金属板；以及仅在待形成焊缝的区域中冷却至少一个金属板的区域之后，使焊接电流施加到第一和第二电极并且通过金属堆叠体，从而在金属板之间产生电阻点焊焊缝。

【技术特征摘要】
2013.02.18 US 13/769,4571.一种用于改善两个或更多个堆叠金属板的电阻点焊的方法，包括：提供至少第一金属板；提供至少第二金属板；堆叠金属板以形成金属堆叠体；将相对的第一和第二电极定位在金属堆叠体的相对侧；在待形成焊缝的区域中冷却金属板中的至少一个金属板；以及仅在待形成焊缝的区域中冷却至少一个金属板的区域之后，使焊接电流施加到第一和第二电极并且通过金属堆叠体，从而在金属板之间产生电阻点焊焊缝。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：使所述至少一个金属板的区域冷却至少5摄氏度。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过在将焊接电流施加到电极之前使电极与所述至少一个金属板接触并且使冷却水循环通过所述电极的内部足够的时间段来冷却所述区域，从而冷却所述至少一个金属板的区域。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过在将焊接电流施加到电极之前使冷却气体流动到所述至少一个金属板上来冷却所述至少一个金属板的区域。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在所述电极与所述至少一个金属板接触之前使冷却气体流动到所述至少一个金属板上。6.根据权利要求4所述的方法，还包括：在所述电极与所述至少一个金属板接触之前且在所述电极与所述至少一个金属板接触时使冷却气体流动到所述至少一个金属板上。7.根据权利要求4所述的方法，还包括：在焊接电流被传导通过所述电极和通过金属堆叠体时继续使冷却气体流动到所述至少一个金属板上。8.根据权利要求4所述的方法，还包括：在从下述选择的至少两个时间段期间使冷却气体流动到所述至少一个金属板上：在电极与所述至少一个金属板接触之前；在电极与金属板接触期间但在使焊接电流流动通过金属堆叠体之前；在电流流动期间；和在电流流动之后。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在将焊接电流施加到电极和金属板之前冷却金属堆叠体的所有板。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过电极上承载的气流喷嘴与所述至少一个电极的运动相结合地朝向和远离所述至少一个金属板的运动来使冷却气体流动到所述至少一个金属板上。11.一种用于改善两个或更多个堆叠金属板的电阻点焊的方法，包括：提供金属堆叠体；将相对的第一和第二电极定位在金属堆叠体的相对侧；使冷却气体流动到金属堆叠体的外表面上以冷却待形成焊缝的区域；以及在对外表面的冷却已经降低堆叠金属板之间的搭接界面处的温度之后，使焊接电流施加到第一和第二电极并且通过金属堆叠体，从而在堆叠金属板之间产生电阻点焊焊缝。12.根据权利要求11所述的方法，还包括：在金属板之间的搭接界面处...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨上陆，大卫R西格勒，张婧，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US