使用间隔物焊接不可直接彼此焊接的金属基材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种焊接用电阻焊不可彼此直接焊接的至少两种金属基的材料(5,7)的方法。通过焊接将至少一个间隔物(6)接合到材料(5)的两个表面中的至少一个表面上，在待焊接材料的两个表面之间的每个空隙中。使用焊接的间隔物(6)，使得将电阻焊集中到具有间隔物(6)材料(5)的表面以熔化位于热影响区域上的至少一个间隔物(6)，以在金属基材料(5,7)之间得到焊缝。

A method of welding metal based materials that can not be directly welded to each other by using spacers

The present invention relates to a method for welding resistance welding of materials (5,7) of at least two metal bases which can not be directly welded to each other. By welding, at least one spacer (6) is bonded to at least one surface of two surfaces of the material (5), and in every gap between two surfaces of the welding material. The welding spacer (6) is used to concentrate resistance welding to the surface with spacer (6) material (5) to melt at least one spacer (6) located on the heat affected zone to get weld between metal base materials (5,7).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用间隔物焊接不可直接彼此焊接的金属基材料的方法本专利技术涉及一种通过使用焊接的间隔物来焊接金属基材料的方法，该焊接间隔物使得与材料接合相关地使用电阻焊，否则通过使用电阻焊不可彼此焊接所述材料。电阻焊是金属制造行业中最常用的焊接工艺之一。电阻焊可以通过点焊、滚缝焊或胶接点焊焊接进行，以便焊接白色家电、燃料箱、汽车、铁路或卡车的车身结构。但是存在很多材料，例如热成型的马氏体不锈钢或两种和三种材料的组合，其不具有用于电阻焊工艺的可焊性。对于这些材料，有几个想法可以在材料上产生机械焊料或钎焊库(depot)。然而，这些机械焊料或钎焊库需要材料的变形和/或切割，以便在材料和机械焊料或钎焊库之间具有良好的结合。当通过传统的电阻焊工艺进一步处理材料时，焊点通常因此具有冷裂脆性开裂行为，且因此具有低的强度水平。在焊接工艺之前的机械焊料或钎焊库难以使用，特别是在多材料设计过程中。此外，机械焊料或钎焊库将导致制造成本的增加。EP专利申请1582283涉及两个刚性钢片材部件的点焊方法，其中在焊接点处在片材之间布置有小片体，优选容易焊接的金属(例如低碳铁)的小片体。在点焊之前，通常将待焊接的材料从一个位置转移到另一个位置。使用未固定到待焊接材料的板体有很大的危险：板体在转移期间将从其所需的位置移开。EP专利申请1582283没有指出任何这种危险。DE专利申请2541963描述了在所有接合表面之间使用密封剂来接合两个或更多个成形金属部件的方法，所述密封剂包含具有受控晶粒尺寸的单个金属或另一种材料的圆形晶粒，并且使两个接合的金属部件在一起，留下由预选晶粒尺寸确定的间隙；然后通过密封剂接合这些部件。因此，在DE专利申请2541963中，使用传统的点焊将两个金属部件焊接在一起，而未考虑金属部件不能通过点焊焊接。JP专利申请S59229293涉及一种通过在允许熔融接合的不同金属板材之间通过固相接合各种金属而牢固接合不同金属片材同时通过插入插件在两个金属板材之间形成缝隙的方法。JP专利申请S59229293的方法使用旋转工具用于摩擦焊。这种方法适用于能够进行塑性化的材料，例如钛和铝，其不适用于不锈钢或更一般的钢。特别是对于不锈钢的焊接，通常使用舍弗勒(Schaeffler)图，其通过铬当量(Creq)和镍当量(Nieq)限定钢中的显微组织区域。在该图中，根据下式计算Creq和NieqCreq＝％Cr+％Mo+1.5x％Si+0.5x％Nb+0.5x％Ti(1)Nieq＝％Ni+30x(％C+％N)+0.5x％Mn(2)。舍弗勒图提供了关于各种类型的显微组织的焊接性能的信息，因此作为它们包含的合金化元素的函数。舍弗勒图也分为焊接问题，具有不同的热裂、冷裂、晶粒生长和脆化的区域。美国专利4959518描述了根据舍弗勒图焊接螺柱。此外，美国专利5622573在焊接已覆盖在铸铁基础金属上的材料中使用舍弗勒图。WO公开2011/060432描述了使用舍弗勒图使用激光束焊接用于TWIP钢和碳钢之间的不同接头。然而，这些公开没有描述任何电阻焊的内容。在下图7中，舍弗勒图示出了热裂区域、冷裂区域、晶粒生长区域和脆化区域。图7还提供了焊接问题的实例。在该实例中，马氏体不锈钢1.4304(钢1)和非合金碳钢(钢2)之间的电阻点焊是不可能的，因为在电阻焊中产生的所得合金(R)仍在冷裂区域，因此这些钢之间的点焊熔核具有冷裂纹，因此对于使用没有价值。本专利技术的目的是消除现有技术的一些缺陷，并且得到一种包含电阻焊的焊接方法，该电阻焊作为至少一个使用金属基材料的工艺步骤，所述金属基材料使用电阻焊不可焊接。通过电阻焊不可直接彼此焊接的金属基材料之间的连接是通过间隔物建立的，在电阻焊之前通过焊接将该间隔物接合到该材料。本专利申请的基本特征列在所附权利要求中。根据本专利技术，焊接至少两种用电阻焊不可直接彼此焊接的金属基材料的方法包括在电阻焊步骤之前通过焊接进行的至少一个接合工艺步骤。在仅有两种金属基材料的情况(其中两种材料是通过电阻焊不可彼此焊接的)下，第一步骤是将间隔物优选地接合到那些材料之一(被描述为第一待焊接材料)。也可以将间隔物接合到两种材料。在根据本专利技术方法的第二步骤中，使用间隔物，使得电阻焊集中在待焊接的第一材料中的间隔物表面上和待焊接的另一材料的表面。因此，在用电阻焊不可直接彼此焊接的两种材料之间得到焊接接头。在两种金属基材料的情况(其中一种材料通过电阻焊不可焊接)下，通过电阻焊将间隔物焊接在不可焊接材料的表面上。在这种情况下，具有多于两种不可通过电阻焊直接彼此焊接的金属基材料，在利用本专利技术的方法中，通过焊接将至少一个间隔物接合在材料的表面上，在待焊接在不可用电阻焊直接彼此焊接的两个表面中的至少一个上的两个材料表面之间的每个空隙中。根据本专利技术的间隔物有利地由填料材料或钎焊材料制成。间隔物的材料取决于接合间隔物的材料表面，以便在间隔物和接合的金属基材料之间具有良好的接触和高强度。当使用钎焊材料作为间隔物时，在本专利技术的方法中，待焊接材料的显微组织将不会被破坏。另外，为了用电阻焊成功地加工，需要间隔物中的良好插塞开裂(plugfracture)。根据本专利技术的间隔物的形状可以基本上是片材状的。然而，使用基本上片材状材料作为基材是有利的，使得基本上片材状材料设置有突起。这些突起基本上是规则地定位的，使得突起彼此间隔开限定的距离。间隔物的构造对于间隔物给出至少为5的直径与高度的比例。此外，间隔物的高度有利地为至少0.5毫米，以便在根据本专利技术焊接的材料之间得到期望的间隙。在材料的所需表面上接合间隔物之后，电阻焊有利地集中在第一材料中的间隔物表面上和另一材料的表面上，以便在第一材料和另一材料之间得到焊缝，用于产生所需构造，该所需构造包含否则不可用电阻焊直接彼此焊接的材料。然而，对于电阻焊，也可利用旁路效应，在这种情况下，电阻焊期间的加热对于待焊接的表面上的热影响区域产生物理效应。这种效应导致位于热影响区域上的间隔物熔化。因此，可将电阻焊集中在位于热影响区上的间隔物之间的区域上。旁路效应导致相邻的间隔物熔化，从而进行成功的电阻焊。当将间隔物接合到两种材料使得在电阻焊之前与待焊接材料接合的间隔物表面相对的间隔物表面彼此接触时，也考虑相同的效应。也可利用本专利技术的方法，使得间隔物接合到一种材料，然后用两种或更多种可用电阻焊彼此直接焊接的材料电阻焊所述材料和间隔物。在这种情况下，可用电阻焊彼此直接焊接的两种或更多种材料位于不可用电阻焊彼此直接焊接的材料表面的相反侧，该间隔物位于所述表面之间。因此，电阻焊集中于具有间隔物的第一材料，间隔物本身和用另一材料直接电阻焊的至少一种中间材料。在这种组合中使用间隔物，使得控制和具有焊接热量的所需方向成为可能。在施加焊接热量控制的一个实施方案中，将具有低热导率的间隔物焊接到薄片材或具有高热导率的材料。然后，中间材料是较厚的片材或具有比具有间隔物的第一材料更低的热导率。基于使用间隔物的另一优点是间隔物可以避免奥氏体钢与另一片材的锌涂层之间的电阻点焊的液态金属脆化。间隔物可以用铁素体填料金属制成，且不显示液态金属脆化，并且由于两个片材之间的距离/间隙，在奥氏体片材中避免液态金属脆化。在这种情况下，必须首先将间隔物焊接到锌涂覆的片材。有利地通过使本文档来自技高网...

【技术保护点】
用电阻焊不可直接彼此焊接的至少两种金属基材料的焊接方法，其特征在于，通过焊接将至少一个间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)接合在材料(5,11,21,22,31,41,42)的两个表面中的至少一个上在待焊接的两个材料表面之间的每个空隙中，且利用焊接的间隔物(6,12,23，24,25,26,32,43)，使得电阻焊集中在具有间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)的材料(5,11,31)的表面以熔化位于热影响区上的至少一个间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)，以便得到金属基材料(5,11，21,31；7,13,22,35,44)之间的焊缝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.13 EP 15158962.91.用电阻焊不可直接彼此焊接的至少两种金属基材料的焊接方法，其特征在于，通过焊接将至少一个间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)接合在材料(5,11,21,22,31,41,42)的两个表面中的至少一个上在待焊接的两个材料表面之间的每个空隙中，且利用焊接的间隔物(6,12,23，24,25,26,32,43)，使得电阻焊集中在具有间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)的材料(5,11,31)的表面以熔化位于热影响区上的至少一个间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)，以便得到金属基材料(5,11，21,31；7,13,22,35,44)之间的焊缝。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过电弧焊接而焊接间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过等离子体焊而焊接间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过气体金属电弧焊而焊接间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过束焊接而焊接间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)。6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，通过激光束焊接而焊接间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)。7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，通过电子束焊接而焊接间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)。8.根据前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，通过点焊进行电阻焊。9.根据前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，通过滚缝焊进行电阻焊。10.根据前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，通过凸焊进行电阻焊。11.根据前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，通过胶接点焊进行电阻焊。12.根据前述权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，将间隔物(6,12,23,24,25,26,32,43)焊接在钢(5,11,21，22,31,41)的表面上，该钢含有大于0.25重量％的C、大于3重量％的Mn、大于0.1重量％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·林德纳，J·斯克尔莱克，
申请(专利权)人：奥托库姆普有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI