用于改善的机械性能和焊接修复的重叠点焊制造技术

提供一种电阻点焊方法，其包括重叠焊接接头。方法可用于修复由异常的焊接接头或增强焊接接头。最初经由电极焊接面对工件施加电压和电流以在第一与第二工件之间形成初始点焊接头尝试，然后移除初始施加的压力。接着，经由焊接面对工件施加后续的压力和电流以在第一与第二工件之间形成重叠点焊接头。重叠点焊接头与初始点焊接头尝试重叠。初始点焊接头尝试可成功或不成功，使得重叠焊接接头修复或增强初始焊接接头尝试。焊接可10‑100％重叠。

Overlap spot welding for improved mechanical properties and weld repair

A resistance spot welding method is provided, which comprises overlapping welded joints. The method can be used to repair abnormal or reinforced welded joints. Initially, voltage and current are applied to the workpiece through electrode welding to form an initial spot welding joint attempt between the first and second workpiece, and then the initial applied pressure is removed. Next, subsequent pressure and current are applied to the workpiece through welding to form an overlapping spot weld joint between the first and second workpiece. Overlap the spot weld and attempt to overlap the initial spot weld. The initial spot weld joint attempt can be successful or unsuccessful, making the overlap weld joint repair or enhance the initial weld joint attempt. Welding can overlap 10 \u2011 100%.

【技术实现步骤摘要】
用于改善的机械性能和焊接修复的重叠点焊
本公开的
主要涉及电阻点焊，且更具体地涉及与重叠技术有关的电阻点焊工件堆叠的方法。
技术介绍
电阻点焊是众所周知的接合技术，其依赖于抵抗电流流经重叠的金属工件并穿过其接合面而产生焊接所需的热量。为实现这样的焊接过程，在工件堆叠的相对侧上对准的点处将一组相对的点焊电极加紧，该工件堆叠通常包括布置成重叠构型的两个或三个金属工件。然后使电流从一个焊接电极通过金属工件至另一焊接电极。对电流流动的抵抗在金属工件内和其接合界面处产生热量。当工件堆叠包括相似的金属工件、诸如两个或两个以上的重叠钢工件或两个或两个以上的重叠铝工件时，所产生的热量形成熔融焊接池，其生长以致消耗接合界面，从而延伸穿过全部或部分的堆叠金属工件。就此而言，具有相似组成的金属工件中每一个都为混合的熔融焊接池贡献了材料。一旦终止电流通过金属工件，熔融焊接池就固化成焊接熔核，其将相邻的金属工件熔焊在一起。当工件堆叠包括不同的金属工件时，电阻点焊工艺在进行时有稍许不同。最值得注意的是，当工件堆叠包括重叠并面对而建立接合界面的铝工件和钢工件时，以及有可能的一个或多个侧翼铝及/或一个或多个侧翼钢工件(例如，铝-铝-钢、铝-钢-钢、铝-铝-铝-钢、铝-钢-钢-钢)时，在主体工件材料内与铝和钢工件的接合界面处产生的热量在铝工件内形成熔融焊接池。钢工件的接合表面保持固态且完好无损，因此，钢工件因为具有高得多的熔点而未熔融且未与熔融焊接池混合，尽管来自钢工件的元素诸如铁，可扩散进熔融焊接池中。该熔融焊接池润湿面向的钢工件的接合表面，且一旦电流停止即固化成焊接头，该焊接头将两个不同的工件焊接结合或钎焊在一起。电阻点焊是在制造多部件组件期间可使用的少数接合工艺之一。汽车行业，例如目前将各种车辆主体构件(例如车体两侧、横向构件、立柱、地板、车顶板、发动机舱构件、行李舱构件等)固定成集成的多部件主体结构，该结构常被称作白车身，其支持各种车辆闭合件的后续安装(例如，车门、引擎罩、行李箱盖、升降门等)。近来，为了将更轻质的材料吸收到车辆主体结构中从而可提高车辆的燃油经济性，人们已经关注从战略上将铝工件和钢工件都纳入白车身中。从结构上固定白车身的通常方法包括，首先，将车辆主体构件相对于彼此定位并支撑，精确如最终白车身结构中所预期的那样。将需要接合的车辆主体构件叠层或配合在一起，使得主体构件的凸缘或其他结合区域重叠以提供两个或两个以上重叠工件的工件堆叠。尽管近来的技术进步已使得电阻点焊成为可行且可信赖的选择，但当车辆主体构件的固定装置包括具有不同金属工件组合的工件堆叠时，也用自攻铆钉将工件堆叠接合。按照经编程和协调的顺序通过焊接和铆钉枪实现点焊的形成和自攻铆钉的安装，直至全部车辆主体构件固定就位。整个装配过程在生产线上可反复重复，目标是以可接受的产出速率同时以最小的不必要的停机时间稳定地制造白车身结构。近来开发能够成功点焊在白车身中可能存在的金属工件的不同组合的电阻点焊方法的主动性已经引人注目，因为这样的方法能显著减少或完全消除在白车身建造期间使用成本高昂、增加重量且费力安装的铆钉(及其相关的铆钉枪)的需要。但是，点焊可能存在于工件堆叠中的金属工件的各种组合面临一定的挑战。首先，铝合金和钢材料的熔融范围差别巨大，既相隔大约900℃，这导致铝熔融的同时而钢保持固态且会沿接合界面产生弱化该接合的固化孔隙率。第二，铝和钢在接合界面形成一系列较脆的金属间化合物，若其过厚会弱化该接合。第三，铝上的氧化物涂层干扰电流流过且会混入正在生长的铝焊接熔核中，从而沿接合界面产生弱化该接合的一系列微裂纹。这些挑战使得产生强接合很难，使得甚至似乎铝-铁焊接可能比铝-铝对应物弱。在某些情形下，铝-铁焊接甚至开裂且出现异常，工件从而报废。
技术实现思路
提供一种电阻点焊的方法，其包括实行重叠点焊以加强焊接接头及/或修复异常焊接接头。因此，可将工件堆叠组件通过焊接结合在一起，其可包括多个重叠焊接接头。以前人们认为，由于上述挑战，产生重叠焊接接头会导致接头异常且不能保持，因此，针对任何像这样的焊接接头重叠。在一种形式中，提供一种电阻点焊工件堆叠的方法，其包括提供金属第一工件且提供与该第一工件相邻的金属第二工件，该形式可与本文中公开的其他形式组合或分离。该方法进一步包括提供一组相对的焊接电极，其包括第一电极和第二电极。第一电极和第二电极每一个都具有焊接面。将第一电极首次置于在电极组与工件之间的第一相对位置处的第一工件的一侧上，且将第二电极首次置于在电极组与工件之间的第一相对位置处的第二工件的一侧上。该方法包括，在电极组与工件的第一相对位置处经由电极组的焊接面对工件施加初始压力，并使电流在电极之间通过以加热工件并在第一与第二工件之间形成初始点焊接头尝试。在经由焊接对工件施加初始压力后，该方法包括移除初始施加的压力。该方法接着包括，经由电极组的焊接面对工件施加后续的压力，并使电流在电极之间通过以加热工件，以在第一与第二工件之间形成重叠点焊接头。该重叠点焊接头与初始点焊接头尝试重叠。在另一形式中，提供一种点焊工件组件，其包括金属第一工件以及通过多个重叠点焊接头点焊到该第一工件的金属第二工件，该形式与本文中公开的其他形式组合或分离。每个重叠点焊接头与另一重叠点焊接头10-100％重叠。在又一形式中，提供一种修复异常焊接头或已知或怀疑为不牢固的焊接头的方法，该形式可与本文中公开的其他形式组合或分离。该方法包括提供金属第一工件且提供与该第一工件相邻的金属第二工件。第一工件具有由第一与第二工件之间的先前点焊尝试在其中形成的初始焊接印模。该方法包括提供与第一工件中形成的初始焊接印模相邻的第一电极。第一电极与第二电极中每一个都具有焊接面。该方法包括经由电极组的焊接面对工件施加压力，按压第一电极至第一工件上的接触点内，该接触点与初始焊接印模重叠，以及使电流经由电极通过工件以在第一与第二工件之间形成修复的点焊接头。可提供另外的特征，包括但不限于以下所述：第二工件由钢合金形成；第一工件由铝或铝合金形成；其中初始点焊接头尝试导致异常焊接；在第一相对位置处实行施加后续压力的步骤；在电极组与工件之间的第二相对位置处实行施加后续的压力的步骤，第二相对位置不同于第一相对位置；以及在对工件施加初始压力的步骤之后且在对工件施加后续压力的步骤之前，等待一段时间，诸如至少3秒钟。可进一步提供另外的特征，包括但不限于以下所述：在初始施加压力期间使第一工件与第一焊接面接触；在移除初始施加的压力的步骤期间，移除第一焊接面与第一工件之间的接触；在施加后续的压力期间，使第一工件与第一焊接面接触；其中，藉由使电流经由电极通过工件实现加热工件的步骤；重叠点焊接头与初始点焊接头尝试95-100％重叠；在接合表面处，由重叠点焊接头形成的焊接熔核与由初始点焊接头尝试形成的熔核(例如)10-75％重叠；由重叠点焊接头形成的焊接熔核与由初始点焊接头尝试形成的熔核25-50％重叠；初始点焊接头尝试产生使第一工件结合到第二工件的初始点焊接头；重叠点焊接头进一步使第一工件结合到第二工件上；重叠点焊接头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻点焊工件堆叠的方法，所述方法包括：/n提供第一工件堆叠，其包括至少金属第一工件和金属第二工件，所述第一工件由铝和铝合金中之一形成；/n提供一组相对的焊接电极，其包括第一电极和第二电极，所述第一电极具有第一焊接面且所述第二电极具有第二焊接面，在所述电极组与所述工件之间的第一相对位置处使所述第一电极首次置于所述第一工件的一侧上，且在所述电极组与所述工件之间的所述第一相对位置处使所述第二电极首次置于所述第二工件的一侧上；/n在所述电极组与所述工件之间的所述第一相对位置处，经由所述电极组的所述焊接面对所述工件初始施加初始压力，且经由所述电极加热所述工件以在所述第一与第二工件之间形成初始点焊接头尝试；/n在经由所述焊接对所述工件初始施加所述初始压力后移除所述初始施加的压力；以及/n在移除所述初始施加的压力后，经由所述电极组的所述焊接面对所述工件施加后续的压力且经由所述电极加热所述工件，以在所述第一与第二工件之间形成重叠点焊接头，所述重叠点焊接头与所述初始点焊接头尝试重叠。/n

【技术特征摘要】
20180522 US 15/9861651.一种电阻点焊工件堆叠的方法，所述方法包括：
提供第一工件堆叠，其包括至少金属第一工件和金属第二工件，所述第一工件由铝和铝合金中之一形成；
提供一组相对的焊接电极，其包括第一电极和第二电极，所述第一电极具有第一焊接面且所述第二电极具有第二焊接面，在所述电极组与所述工件之间的第一相对位置处使所述第一电极首次置于所述第一工件的一侧上，且在所述电极组与所述工件之间的所述第一相对位置处使所述第二电极首次置于所述第二工件的一侧上；
在所述电极组与所述工件之间的所述第一相对位置处，经由所述电极组的所述焊接面对所述工件初始施加初始压力，且经由所述电极加热所述工件以在所述第一与第二工件之间形成初始点焊接头尝试；
在经由所述焊接对所述工件初始施加所述初始压力后移除所述初始施加的压力；以及
在移除所述初始施加的压力后，经由所述电极组的所述焊接面对所述工件施加后续的压力且经由所述电极加热所述工件，以在所述第一与第二工件之间形成重叠点焊接头，所述重叠点焊接头与所述初始点焊接头尝试重叠。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二工件由钢合金形成且所述第一工件由铝和铝合金中之一形成，所述方法进一步包括：
在所述初始施加压力期间，使所述第一工件与所述第一焊接面接触；
在移除所述初始施加的压力的步骤期间，移除所述第一焊接面与所述第一工件之间的接触；以及
在所述后续施加压力期间，使所述第一工件与所述第一焊接面接触，
其中，通过使电流经由所述电极在所述工件之间通过来实现加热所述工件的步骤；
其中所述重叠点焊接头与所述初始点焊接头尝试95-100％重叠。


3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，对所述工件后续施加所述后续压力的步骤在所述电极组与所述工件之间的所述第一相对位置处实行。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述初始点焊接头尝试导致有异常的焊接，所述方法进一步包括在对所述工件施加所述初始压力的步骤之后且在对所述工件施加后续压力的步骤之前，等待预定的时间段，所述预定的时间段为至少1秒。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二工件由钢合金形成且所述第一工件由铝和铝合金中之一形成，所述方法进一步包括：
在所述初始施加压力期间，使所述第一工件与所述第一焊接面接触；
在移除所述初始施加的压力的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·R·希格尔，A·S·哈泽胡恩，
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