用于改进铝电阻点焊的质量的方法技术

焊接技术（包括例如电阻点焊）可用于将两个或更多个金属片接合或焊接在一起。夹持力（204）和电流（212）可施用到两个或更多个片以创建结合所述两个片的材料的局部熔融。施用夹持力（204）和冷却电流（224）可包括在施用锻造力时逐渐降低施用到焊缝的所述电流的量。通过调节施用到所述焊缝的所述电流的量可使所述焊缝逐渐冷却，这可减小热应力并且使所述锻造力闭合开裂、孔，或以其它方式用于去除或防止在所述焊缝中形成的缺陷（102）。

Method for Improving the Quality of Resistance Spot Welding of Aluminum

Welding technology (including resistance spot welding, for example) can be used to bond or weld two or more metal sheets together. Clamping force (204) and current (212) may be applied to two or more sheets to create local melting of materials combining the two sheets. The application of clamping force (204) and cooling current (224) may include a gradual reduction in the amount of current applied to the weld when the forging force is applied. By adjusting the amount of current applied to the weld, the weld can be gradually cooled, which can reduce the thermal stress and make the forging force close the cracks, holes, or otherwise be used to remove or prevent defects (102) formed in the weld.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改进铝电阻点焊的质量的方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年2月15日提交的美国临时申请第62/295,262号的权益，所述临时申请以全文引用的方式并入本文中。
本公开大体上涉及电阻点焊。更具体地说，但不以限制的方式，本公开涉及通过去除在焊接金属或金属合金片中的缺陷，改进用于接合金属片或金属合金片的焊接的质量。
技术介绍
金属制造可涉及将金属片或金属合金片焊接在一起以形成最终产品的各种部件或组件。各种技术或方法，包括例如电阻点焊（“RSW”）可用于焊接金属片。RSW可涉及将金属片放置在电极之间和使用电极以将夹持力和电流施用到金属片。由金属片对电流的电阻产生的热量连同来自电极的夹持力可用于接合金属片。在RSW过程期间，施用到金属片的电流可引起金属片快速热膨胀和收缩，这可引起在焊缝中形成一个或多个缺陷（例如开裂、裂缝或气孔）。
技术实现思路
术语实施例和类似术语旨在广义地指本公开和下文权利要求书的所有主题。含有这些术语的陈述应理解为不限制本文所述的主题或不限制下文权利要求书的涵义或范围。本文所涵盖的本公开的实施例由下文权利要求而非本
技术实现思路
限定。本
技术实现思路
为本公开的各个方面的高阶综述，并且引入一些进一步描述于以下具体实施方式部分中的概念。本
技术实现思路
并不旨在识别所要求的主题的关键特征或主要特征，也不旨在单独用于确定所要求的主题的范围。主题应参照本公开的整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每一个权利要求来理解。本公开的某些方面和特征涉及通过去除在焊接的金属或金属合金片中的缺陷，改进焊接的金属片或金属合金片（例如焊接的铝片或铝合金片）的质量。在一些实例中，焊接技术（例如电阻点焊）可用于将两个或更多个金属片接合或焊接在一起以形成焊接的金属片。金属片中的每一个可具有任何大小。如果需要，金属片中的每一个可在焊接在一起以形成焊接的金属片之前处理。举例来说，金属片中的每一个可具有任何合适韧度。举例来说，压缩力（例如锻造力）和电流可施用到焊接的金属片。施用压缩力和电流可包括逐渐调节（例如提高或降低）施用到焊接的金属片的电流的量，同时将一定量的压缩力施用到焊接的金属片。逐渐调节施用到焊接的金属片的电流的量可控制焊接的金属片冷却的速率。举例来说，逐渐降低施用到焊接的金属片的电流的量可使焊接的金属片逐渐冷却。使焊接的金属片逐渐冷却可包括使焊接的金属片以比焊接的金属片在环境条件（例如室温，例如在大致15℃和30℃之间）中或当通过与液体-冷却的电极（例如用水或水和冷却剂（包括例如二醇）的组合冷却的电极）接触冷却时冷却的速率慢的速率冷却。逐渐冷却焊接的金属片同时协力地施用压缩力可防止在焊接的金属片中形成缺陷和/或去除在焊接的金属片中的缺陷。缺陷可包括在焊接的金属片中的开裂、裂缝、孔等。缺陷可在焊接的金属片的表面中或在焊接的金属片内形成，并且存在缺陷可通过横切焊接的金属片证实。在一些实例中，同时施用压缩力和冷却电流（例如使焊接的金属片如上所述逐渐冷却的电流）可防止在焊接的金属片中形成缺陷或去除在焊接的金属片中形成的缺陷。在一些实例中，包含具有大凝固范围和低固相线温度的金属合金（例如铝或7xxx系列铝合金）的金属片可尤其易于在焊接的金属片中形成缺陷并且可得益于本文所描述的电阻点焊方案。根据一个非限制性实例，第一金属片和第二金属片可放置在两个或更多个电极（例如但不限于铜、钢或钨电极或用于供应所需导电性的任何电极）之间。第一和第二金属片可以任何取向、配置或方向放置在两个或更多个电极之间。举例来说，第一和第二金属片可放置在两个或更多个电极之间，使得第一和第二金属片面向相同方向。在另一个实例中，第一和第二金属片可放置在两个或更多个电极之间，使得第一金属片垂直于第二金属片。在再一个实例中，第一和第二金属片可放置在两个或更多个电极之间，使得第一金属片平行于第二金属片。在一些实例中，电极可用于将压缩力和电流施用到第一和第二金属片的相对侧。第一量的压缩力可施用到第一和第二金属片以将金属片挤压在一起。第一水平或第一量的电流可施用到第一和第二金属片，同时施用第一量的压缩力。电流的水平或量可对应于热量的水平或能量的水平，并且可足以改变金属片的状态。举例来说，第一水平的电流可足以熔融（例如液化）第一和第二金属片。熔融第一和第二金属片同时施用第一量的压缩力可将第一和第二金属片焊接或接合在一起以形成焊接的金属片。施用到焊接的片的压缩力的量和电流的水平可在焊接方案内调节。举例来说，施用到焊接的片的压缩力的量或电流的水平可逐渐、间歇、以任何提高或降低曲线或曲线轮廓或基本上瞬时调节。在一些实例中，施用到焊接的片的压缩力的量和电流的水平可独立地调节。在一些实例中，施用到焊接的金属片的压缩力的量和电流的水平可基于用户输入或命令（例如来自焊接控制器的输入）调节。举例来说，压缩力的量可从第一量调节到第二量。压缩力的第二量可大于压缩力的第一量并且足以锻造焊接的金属片。电流可在一段时间内从第一水平逐渐降低到第二水平，同时使用第二量的压缩力锻造焊接的金属片。在一段时间内将电流的水平从第一水平逐渐降低第二水平可被称作施用受控制的向下倾斜电流。将受控制的向下倾斜电流施用到焊接的金属片可使焊接的金属片逐渐冷却，这可降低焊接的金属片的固体化速率。施用压缩力锻造焊接的金属片同时将受控制的向下倾斜电流施用到焊接的金属片可去除在焊接的金属片中的缺陷，这可改进焊接的金属片的质量（例如裂缝模式、强度、装饰外观、腐蚀性能等）。附图说明图1A为示出在焊缝中的缺陷的实例的图像。图1B为示出图1A的缺陷的另一个视图的图像。图2为根据本公开的一个实例描绘电阻点焊方案的实例的图，所述方案包括施用到金属片的一定量压缩力和一定量的电流两者以形成焊缝同时防止或去除焊缝的缺陷。图3为根据本公开的一个实例描绘用于防止在焊缝中的缺陷的例示性方法的流程图图4A为包括缺陷的焊缝的示意性透视图。图4B为图4A的缺陷的示意性透视图。图5A为包括缺陷的另一个焊缝的示意性透视图。图5B为图4A的缺陷的示意性透视图。图6为根据本公开的一个实例在将压缩力和受控制的向下倾斜电流施用到金属片之后焊缝的示意性透视图。图7含有在将压缩力和受控制的向下倾斜电流施用到金属片之后在三个合金7075片中形成的电阻点焊熔核的图片。具体实施方式定义和描述：如本文所用，术语“本专利技术（invention/theinvention/thisinvention和thepresentinvention）”旨在广义地指本专利申请和下文权利要求书的所有主题。含有这些术语的陈述应理解为不限制本文所描述的主题或不限制下文专利权利要求书的涵义或范围。在本说明书中，参考通过铝行业标识识别的合金，如“系列”或“7xxx”。用于理解最常用于命名和识别铝和其合金的数字名称系统，参见“用于锻铝和锻铝合金的国际合金名称和化学组成限制（InternationalAlloyDesignationsandChemicalCompositionLimitsforWroughtAluminumandWroughtAluminumAlloys）”或“用于呈铸件和锭形式的铝合金的铝业协会合金名称和化学组成限制的登记记录（RegistrationRecordofAluminumAssoc本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于接合金属片的方法，包含：将夹持力施用到两个或更多个金属片；将焊接电流施用到所述两个或更多个金属片，其中所述焊接电流加热所述两个或更多个金属片，使得所述两个或更多个金属片的一部分包含熔融金属；将锻造力施用到所述两个或更多个金属片；和控制所述熔融金属的冷却速率，其中所述锻造力大于所述夹持力，并且在所述熔融金属固体化之前施用到所述两个或更多个金属片，所述熔融金属的所述冷却速率比在室温环境中所述熔融金属的冷却速率慢，并且其中施用所述锻造力和控制所述熔融金属的所述冷却速率包含施用所述强制力和在一段时间内控制所述冷却速率直到所述熔融金属固体化成焊缝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.15 US 62/2952621.一种用于接合金属片的方法，包含：将夹持力施用到两个或更多个金属片；将焊接电流施用到所述两个或更多个金属片，其中所述焊接电流加热所述两个或更多个金属片，使得所述两个或更多个金属片的一部分包含熔融金属；将锻造力施用到所述两个或更多个金属片；和控制所述熔融金属的冷却速率，其中所述锻造力大于所述夹持力，并且在所述熔融金属固体化之前施用到所述两个或更多个金属片，所述熔融金属的所述冷却速率比在室温环境中所述熔融金属的冷却速率慢，并且其中施用所述锻造力和控制所述熔融金属的所述冷却速率包含施用所述强制力和在一段时间内控制所述冷却速率直到所述熔融金属固体化成焊缝。2.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述熔融金属的所述冷却速率包含将所述焊接电流降低到冷却电流。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述冷却电流在所述一段时间内恒定。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述冷却电流在所述一段时间内以恒定速率降低。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述冷却电流包含脉宽调制电流。6.根据权利要求2到5中任一项所述的方法，进一步包含：热建模所述熔融金属的固体化；和根据所述热建模的所述熔融金属的固体化，在所述一段时间内调节所述冷却电流，使得所述熔融金属的所述冷却速率减少在所述焊缝中的缺陷。7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述一段时间包含大致0.5秒到大致10秒。8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述锻造力包含为所述夹持力的约1.1到约2倍的力。9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中施用所述锻造力包含用至少两个电极将恒定压缩力施用到所述两个或更多个金属片。10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述两个或更多个金属片中的每一个包含铝片或铝合金片。11.一种用于防止在电阻点焊缝中的缺陷的方法，包含：在所述电阻点焊缝固体化之前将锻造力施用到所述电阻点焊缝；和控制所述电阻点焊缝的冷却速率；其中所述锻造力大于在焊接期间施用的夹持力，所述电阻点焊缝的所述冷却速率比在室温环境中所述电阻点焊缝的冷却速率慢，并且施用所述锻造力和控制所述电阻点焊缝的所述冷却速率在一段时间内进行直到所述电阻点焊缝固体化。12.根据权利要求11所述的方法，其中控制所述电阻点焊缝的所述冷却速率包含将焊接电流降低到冷却电流。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述冷却电流在所述一段时间内恒定。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述冷却电流在所述一段时间内以恒定速率降低。15.根据权利要求12所述的方法，其中所述冷却电流包含脉宽调制电流。16.根据权利要求12到15中任一项所述的方法，进一步包含：热建模所述电阻点焊缝的固体化；和根据所述热建模的所述电阻点焊缝的固体化，随时间推移调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴筱，J马尔皮卡，RV库尔卡尼，
申请(专利权)人：诺维尔里斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US