金属板材叠层的单面一步连接方法技术

本发明专利技术涉及金属板材叠层的单面一步连接方法。一种仅使用单个焊接步骤、仅需要接近一侧板材而执行的三个金属板材叠层的连接操作。所述叠层的内板具有形成在其中的一对分叉凸起，其中至少一个第一顶点面向一个方向，至少一个第二顶点面向相反的另一方向。所述第一和第二外金属板与所述内板组装在一起，其中所述第一外板邻接所述至少一个第一顶点，所述第二外板邻接所述至少一个第二顶点。凸焊设备仅接近叠加在所述分叉凸起上的所述第一外板就可焊接这些板材，其中大部分电流流过所述第二外板。

【技术实现步骤摘要】

现有技术中已知三个金属板材的连接是需要两个分开的 焊接步骤，并且需要两面(两侧)接近它内板与外板的电阻焊接步骤， 需要接近板材的相对面以允许其被焊极的连接，然后进行内板与另 一外 板的凸焊步骤。 附图说明图1示出了连接的金属板材叠层10,包括第一外板12、 内板14和第二外板16，其形式为相比第一和第二板相当厚的金属带条。 第二外板16通过电阻焊接18a连接到内板14上，第一外板12通过凸 焊18b连接到内板14的单顶点突起14a。仅仅作为使用的环境，图1A 示出了组件10，，包括用作第一外板的顶板12，和用作第二外板的带式隔 板16',其中顶板12，焊接至用作内板的主体镶板14'上，而带式隔板16， 在顶板相反侧焊接到主体镶板上。 另外参考图2A至2F描述现有技术的双面两步连接方法的 细节。 图2A中，使用具有相互合作的模具部件20a、 20b的模具 20在内板14上施加冲压力F。其中互补的V形才莫具面20a，、 20b，彼此 直接相对，从而在内板中形成至少一对单顶点突起14a，每个单顶点突 起14a都为大致V形的结构。例如，如图2B至2D所示，产生的^t冲 压的内板14可具有细长的单顶点突起14a,该突起具有约0.7 mm的凸 起高度H，、约1.5mm的宽度W，和约8mm的长度L，。 图1中示出了现有技术的第一和第二焊接步骤的结果。对 于各组单顶点凸起，可如上述方式在板12、 14、 16之间提供任意数量 的焊接组18a、 18b。 在第一步中，板制为被连接的板材叠层的内板的金属板经过模具冲压操作，其中设有至少一对分叉凸起。每个分叉凸起都包括至少两个顶点，其中至少一个顶点面向一个方向，且至少另一个顶点面向 相反的方向。这样，对于对称性和稳定性，优选的是所述分叉凸起为大体w形的形式，由布置在中间顶点两侧的面向相同方向的两个外侧顶点构成，所迷中间顶点面向与所述外侧顶点相反的方向。在第二步中，将所述板材叠层的第一和第二外金属板与所述内板装配在一起。这样，所述第一外板定位成与各分叉凸起的所述中间顶点邻接，所述第二外板定位成与各分叉凸起的所述外侧顶点邻接。 图2C为沿着图2B的线2C-2C的截面图； 图2D为沿着图2B的线2D-2D的截面图； 图2E为根据现有技术的板材叠层连接方法的第一焊接步图2F为根据现有技术的板材叠层连接方法的第二焊接步0024]00251骤的侧一见图； 图7A为根据本专利技术方法连接的金属板材叠层的端—见截面图； 图3至3B示出了根据本专利技术的连接方法的第一步骤的实 例。要成为板材叠层组件100'的内板102的金属板材经历了模具冲压操 作，如图3所示。模具104具有交界的上模具部件104a和下模具部件 104b,其中互补的分叉面104a，、 104b，彼此正好相反。当沖莫具104通过 向内板102施加反向力F!执行其沖压操作时，在内板102中形成包括分叉凸起106a、 106b的至少一个分叉凸起对106。还可同时或者通过在内 板上的继续冲压操作来提供其它对分叉凸起。 每个分叉凸起106a、 106b沿着其间的轴向布置方向A都 是细长的，并且包括至少两个顶点，其中至少一个顶点(即，顶点108a、 108b中的4壬一个或两者)面向一个方向，至少另一顶点(即，顶点IIO) 面向相反方向。这样，对于对称性和稳定性，优选每个分叉凸起106a、 106b都为大体W形的形式，包括两个相同的面向外侧的顶点108a、 108b，它们布置在与外侧顶点面向相反的中间顶点110的两侧。中间顶 点IIO相对于板平面P优选具有比外侧顶点108a、 108b的高度H2更高 的高度Hj。 尽管分叉凸起106a、 106b的图示在附图H又为示意性示 出而非限制性)中可为看清目的而放大，但是可使用下面的尺寸细长 体的长度L可约为8mm,中间顶点的高度可为0.6 mm,高度&约 为0.3 mm,外侧顶点绕外侧顶点之间的宽度W可约在1.2与1.5 mm之间。 下面参考图4、 5和6,在根据本专利技术连接方法的第二步骤 中，提供金属板材叠层组件100，，包括内板102、金属第一外板112和 金属第二外板114。这样，第一外板112定位成与各分叉凸起106a、 106b 的中间顶点110邻接，第二外板114定位成与各分叉凸起的外侧顶点 108a、 108b邻接。根据本专利技术的优选方面，与第一外板112和内板102 的每一个相比，第二外板114厚得多。 仅作为根据本专利技术方法的使用环境的非限制性实例，参考 图1A,第一外板112可为顶板，第二外板可为带式隔板，内板可为主 体镶板。本专利技术应用的其它非限制性实例可包括门、罩、车厢盖、风档、 铰链、插销或板和加强件涉及的其它位置。 在根据本专利技术的连接方法的第三步骤(可与第二步骤组 合)中，如图4所示，板材叠层组件IOO，被放入凸焊设备120中，其中 它的电极122a、 122b与第一外板112邻接，使得每个电极都与各自的 分叉凸起106a、 106b重叠。 在第四步骤中，如图5和6所示，通过电极122a、 122b 朝着板材叠层组件IOO，施加力F2,然后通过凸焊设备120的电源124向 电极供应电流i,同时保持施加力。电流i传导通过各分叉凸起106a、9106b的顶点108a、 108b、 110,并通过第一外板112、内板102和第二 外板114,从而在成对电极122a、 122b之间流动，其中由于第二外板大 得多的导电性能，大部分电流沿着其流动，沿着第一外板和内板中任一 个流动的电流量小得多。第二外板高得多的导电性能可能是因为第二外 板比第一外板和内板中任一个厚得多(即，因为它是带式隔板或其它加 强件的形式)、和/或因为板材不同金属的选择，使得第二外板具有低得 多的电流阻抗。 如图5中所示，如果通过第一外板112的电流为h,通过 内板102的电流为i2,通过第二外板114的电流为i3,那么总电流i由 下式给出i—+i2 + ",其中i3》(i1 + i2) (1) 对于优选实施例，这是由于在电4及122a、 122b之间的电流导电面 积中，相比第一外板112和内板102的截面积，第二外板114的截面积 非常大。其它的成对分叉凸起类似地被焊接。 在仅从板材叠层组件IOO，的第一外板侧执行的本专利技术的 单焊接步骤期间，给电极122a、 122b提供力F2，然后供应电流i,同时 继续施加力。通过电流与力F2 (对于非限制性实例，每个电极可供应约 200磅(即，总共400磅))结合的引起的热，导致分叉凸起106a、 106b 的皱缩，尤其是由于中间顶点110和外侧顶点108a、 108b的收缩，产 生图7A和7B的连接的板材叠层IOO的整体最终形式。可看出，中间焊 接点126和外侧焊接点128a、128b布置在现在皱缩了的分叉凸起106a，、 106b，处，特别是在之前布置了中间顶点110和外侧顶点108a、 108b的 地方，从而第一外板112、第二外板114和内板102在三个焊接点126、 128a、 128b处相互连接(实际上是熔合)在一起，所有这些都在使电极 仅从板材叠层组件 一侧接近的单个焊接步骤中执行。 对于本专利技术所属领域的技术人员，上述优选实施例可进行 改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连接板材叠层组件的方法，包括下列步骤：　在内板中形成一对分叉凸起，其中每个分叉凸起都包括沿第一方向的至少一个第一顶点和沿第二方向的至少一个第二顶点，所述第一方向与所述第二方向相反；　组装板材叠层组件，包括下列步骤：　 　将第一外板放置为与所述内板的所述至少一个第一顶点成邻接关系；以及　将第二外板放置为与所述内板的所述至少一个第二顶点成邻接关系；以及　将所述板材叠层组件连接地焊接在一起，包括下列步骤：　朝着所述第一外板施加力，所述力叠加于 各分叉凸起上；以及　在所述施加力的步骤期间向所述第一外板施加电流，所述电流叠加于各分叉凸起上，其中所述电流在各分叉凸起之间流过所述板材叠层组件，并且其中大部分电流在所述成对分叉凸起之间流过所述第二外板。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：AD哈哈列夫，SM沙，CJ布鲁格曼，DC哈特钦森，JM伦德维四世，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]