用热焊丝形成接头的方法技术

连接工件的方法和系统被提供，其中高能量热源被用来在工件中创建分立的孔并且填充材料被沉积在分立的孔中，以创建将工件连接在一起的分开的紧固件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权：本申请要求美国临时专利申请No.61/668,808以及美国专利申请No.13/790,061的优先权，所述美国临时专利申请No.61/668,808以及美国专利申请No.13/790,061的全部内容通过引用被并入本文。
本专利技术涉及用于热焊丝处理的系统和方法。更具体地，本主题专利技术涉及用于在至少两个工件之间形成特殊化的接头的系统和方法，所述系统和方法使用热焊丝工艺来创建分立的连接(joining)部分。
技术介绍
与电弧焊接方法不同，热焊丝工艺不使用在可消耗的焊丝和工件之间的电弧来将填充材料转移到熔池。更具体地，在热焊丝或填充焊丝工艺中，在焊丝和工件之间激光器(或其他高热源)加热并且熔化工件来形成熔池。填充焊丝被朝向工件和熔池推进。焊丝由单独的能量源(例如，焊机)来电阻加热(resistance-heated)，以使焊丝接近或达到它的熔点并且接触熔池。加热的焊丝被送进到熔池中，用于执行热焊丝工艺。从而，填充焊丝到工件的转移通过简单地将填充焊丝熔化到熔池中而发生。这种工艺在连续焊接/盖覆(coating)焊道的形成上是已知的。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供在两个或更多个工件构件之间形成接头的系统和方法。在一个实施方案中，用于在至少部分地重叠第二工件的第一工件之间形成搭接焊缝的方法被提供。所述方法包括在第一工件形成穿透孔(keyhole)的第一部分；在第二工件形成所述穿透孔的第二部分；以及用设置在穿透孔中的填充焊丝执行热焊丝工艺，以在穿透孔内形成铆形件(rivet)。热焊丝工艺在填充焊丝和第一工件、第二工件及热焊丝工艺的熔池中的至少一个之间不在穿透孔内产生电弧。在可替换的实施方案中，热焊丝工艺在填充焊丝处使用与受控的电弧组合的激光束。然而，与之前的方法不同，没有连续的焊道被创建。另一实施方案在至少部分地重叠第二工件的第一工件之间提供搭接接头。接头包括延伸通过所述第一和第二工件的穿透孔。穿透孔具有在第一工件的第一部分以及在第二工件的第二部分。在一个方面，第一部分被预先形成并且由所述第一工件的内表面限定。铆形件被形成在工件中；铆形件通过热焊丝工艺被形成在穿透孔内，以使铆形件是填充焊丝材料和第一工件及第二工件中的每个的基底材料的固态组合。在另一特定的实施方案中，第一和第二工件是不类似的材料。从如下的说明书、权利要求书和附图，所要求保护的本专利技术的这些和其他特点以及图示说明的本专利技术的实施方案的细节将会被更加完整地理解。附图简要说明通过参照附图详细描述本专利技术的示例性实施方案，本专利技术的上述和/或其他方面将会更加明显，在所述附图中：图1是形成示例性搭接焊接接头的热焊丝处理系统的图示说明视图；图2是利用图1的系统的搭接焊接接头形成的详细视图；图3A是在本主题的热焊丝工艺的实施方案中激光束的示意图；图3B是使用图1的系统被形成在两个工件之间的搭接焊接接头中的图示说明铆形件的剖视图；图4A是使用图1的系统用穿透孔的预先形成的部分被部分地形成的铆形件的剖视图；图4B是铆形件的剖视图，所述铆形件使用图1的系统被形成在另一个被部分地预先形成的穿透孔内，以在不类似材料的两个工件之间形成搭接焊缝；图5A是使用图1的系统在两个工件之间具有多个铆形件的搭接焊接接头的俯视的图示说明实施方案；图5B是搭接焊接接头沿线VB-VB的剖视图。详细描述现在将在下面通过参照所附的附图描述本专利技术的示例性实施方案。所描述的示例性实施方案意图帮助理解本专利技术，而不意图以任何方式限制本专利技术的范围。相似的参考编号在通篇中涉及相似的要素。图1所示出的是使用热焊丝工艺执行焊接或连接操作的代表性系统100。所示出的系统使用激光器作为热源，但实施方案并不限于激光器的使用，与本文的说明相一致，另一高能量热源可以被使用。系统100的进一步的细节在美国专利公开No.2011/0297658中被示出和描述，所述美国专利公开No.2011/0297658被附为证据A并且其全部内容通过引用被并入本文。图2所示出的是在第一工件205和第二工件210之间形成搭接接头200的热焊丝系统100的详细视图。在本主题的搭接接头200中，第一工件205的一部分与第二工件210的一部分重叠并且接合(engage)，以限定重叠界面215。延伸通过工件的重叠区域和界面215的是穿透孔220。穿透孔由延伸通过第一工件205的第一部分220a和延伸通过第二工件210的第二部分220b来限定。如本文所使用的，术语“穿透孔(keyhole)”意图意为延伸通过工件的全部厚度。在一个实施方案中，穿透孔220通过激光束110熔化第一和第二工件205、210中的每个的基底材料来形成。更具体地，激光束110将第一能量密度(例如以单位面积的功率(如，瓦特/平方英寸——W/sq.in.)来衡量)递送到第一工件205，以熔化基底材料并且在第一工件205形成开孔(aperture)或开口(opening)来限定穿透孔的第一部分220a。激光束110将第二能量密度递送到第二工件210，以熔化基底材料并且在第二工件210形成开孔或开口来限定穿透孔的第二部分220b。由激光束110递送的第一和第二能量密度，在一个方面可以依据要被熔化的基底材料。就是说，如果材料是相同的，能量密度可以是相同的。然而，如果要被连接的材料是不同的，或者具有不同的几何结构，能量密度可以是不同的，以实现各自工件的正确熔化。从而，在搭接接头形成的工艺中形成穿透孔220的一个方面中，根据熔化基底材料所需要的能量密度可以是相等的或不同的。如在图2的特定实施方案中所示出的，激光束110可以经由被耦合到光纤激光递送子系统112的适当的准直/聚焦光学器件115递送到工件。在接头200的形成以及在穿透孔220的形成的第一实施方案中，激光束在穿透孔220内产生熔池116。随着熔池116的形成，如在图1中所看到的，填充焊丝120由焊丝送进器150送进并且经由被耦合到电源供应器(例如，如电源供应器150)的导电管160加热。所述加热可以经由电阻加热。再次参照图2，当填充焊丝120的远侧端被熔化或几乎被熔化时，填充焊丝120的远侧端被置为与熔池116接触，以将填充焊丝材料转移到穿透孔220内的熔池116。因为填充焊丝120的熔化的远侧端继续与熔池116接触，对于填充焊丝120的位置以及到填充焊丝120的电流和/或电压可以被这样控制，以防止在焊丝120和工件205、210之间的电弧的形成。从而，搭接焊接接头形成的一个特定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在至少两个工件(205,210)之间形成接头(200)的方法，所述方法包括：将第一工件(205)与第二工件(210)接合，以在所述第一和第二工件中的每个之间创建接头；将高能量热源引导到所述第一和第二工件(205,210)二者，以在所述第一和第二工件(205,210)中的每个中形成多个穿透孔(220)，其中在所述第一和第二工件(205,210)中的每个中的所述穿透孔(220)彼此对准而创建多个穿透孔对；将填充材料引导到所述多个穿透孔对中并且加热所述填充材料，从而使得所述填充材料在所述多个穿透孔对中熔化；以及使用所述高能量热源和所述加热的填充材料中的每个来从包括至少所述填充材料的熔池(116)在所述多个穿透孔对中的每个对中创建固态紧固件，其中所述穿透孔对中的每个对沿所述接头(200)被这样分布，以固定所述第一和第二工件(205,210)，但所述穿透孔对不彼此接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.06 US 61/668,808;2013.03.08 US 13/790,0611.一种在至少两个工件(205,210)之间形成接头(200)的方法，所述方法包括：
将第一工件(205)与第二工件(210)接合，以在所述第一和第二工件中的每个之间
创建接头；
将高能量热源引导到所述第一和第二工件(205,210)二者，以在所述第一和第二工
件(205,210)中的每个中形成多个穿透孔(220)，其中在所述第一和第二工件(205,210)
中的每个中的所述穿透孔(220)彼此对准而创建多个穿透孔对；
将填充材料引导到所述多个穿透孔对中并且加热所述填充材料，从而使得所述填充材
料在所述多个穿透孔对中熔化；以及
使用所述高能量热源和所述加热的填充材料中的每个来从包括至少所述填充材料的
熔池(116)在所述多个穿透孔对中的每个对中创建固态紧固件，
其中所述穿透孔对中的每个对沿所述接头(200)被这样分布，以固定所述第一和第
二工件(205,210)，但所述穿透孔对不彼此接触。
2.如权利要求1所述的方法，其中当创建所述穿透孔对中的每个对时，递送激光束
的步骤包括将具有第一强度的激光束递送到所述第一工件，以及将具有第二强度的激光束
递送到所述第二工件，所述第二强度不同于所述第一强度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中形成所述紧固件中的每个的步骤包括控制所
述熔池被保持在所述穿透孔对中的每个对中的深度，所述深度通过控制所述高能量热源的
强度被控制。
4.如权利要求1至3中的一项所述的方法，其中递送填充焊丝的步骤包括将填充焊
丝保持为与所述熔池连续接触。
5.如权利要求1至4中的一项所述的方法，其中所述紧固件能够具有通过所述第一
和第二工件中的每个的一头逐渐减小的或柱形的形状。
6.一种在至少两个工件之间形成接头的方法，特别地根据权利要求1至5中的一项，
所述方法包括：
将第一工件(205)与第二工件(210)接合，以在所述第一和第二工件(205,210)
中的每个之间创建接头(200)；
在所述第一和第二工件(205,210)中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·A·恩耶迪，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US