22中誘導錐形電流流型60來改進焊縫70的強度和完整性。如已經(jīng)解釋的，與鋁合金工件22相比，誘導錐形電流流型60在焊接位點16處將熱量集中在鋼工件20中的較小區(qū)內(nèi)，這通過在鋼工件20的平面內(nèi)形成三維徑向溫度梯度改變了通過焊接位點16的溫度分布，三維徑向溫度梯度表現(xiàn)在鋁合金工件22的平面中。這些梯度幫助將熱量側(cè)向傳播穿過工件20、22，使得熔融鋁合金焊池68的固化前沿從焊池68的周邊向內(nèi)移動，這與朝向緊連界面32有方向地移動相反，如以上所描述。此外，如果蓋板10放置成與鋁合金工件22直接接觸并且侵入結(jié)構(gòu)特征12開向鋁合金工件22，如例如圖4和圖6所示，那么侵入結(jié)構(gòu)特征12允許熔融鋁合金焊池在電流流動期間移動或移走，這被認為是有益的，如先前所描述。
[0061]另外，在引發(fā)了熔融鋼焊池86的情況下，鋼工件20的緊連表面24趨于變形遠離外部表面26。這種變形可能使得鋼工件20在焊接位點16處變厚多達50%。以此方式增加鋼工件20的厚度200幫助在熔融鋁合金焊池68的中心處維持升高的溫度一從而允許中心最后冷卻并固化一這可進一步增加徑向溫度梯度并驅(qū)動焊接缺陷朝向焊縫70的中心。鋼工件20的緊連表面24的隆起還可抑制或破壞一個或多個Fe-Al金屬間化合物反應層74的形成，反應層趨于在熔融鋁合金焊池68與鋼工件20的緊連表面24的界面處形成。更進一步，一旦焊縫70起作用，鋼工件20的緊連表面24的隆起就會通過使裂紋沿著非優(yōu)選路徑偏轉(zhuǎn)來干擾裂紋在焊縫70周圍傳播。
[0062]以上所描述并且在圖1-13中示出的實施例涉及以下情況，其中工件層疊14包括:一個鋼工件20，其包括提供并界定層疊14的第一側(cè)34的外部表面26 ;以及一個鋁合金工件22，其鄰近鋼工件20定位并且包括提供并界定層疊14的相反第二側(cè)36的外部表面30。然而，在其它情況下，工件層疊可包括另外的鋼工件或另外的鋁合金工件一除了相鄰的鋼工件20和鋁合金工件22之外一只要鋁合金工件提供并界定工件層疊14的一側(cè)并且鋼工件提供并界定層疊14的相反另一側(cè)。當蓋板10與這種三個工件的層疊一起使用時，蓋板以大體相同的方式起作用并且對如先前所描述在相鄰的鋼和鋁合金工件之間形成的焊縫具有相同的一般作用。
[0063]如例如圖14所示，工件層疊14可包括以上所描述的相鄰的鋼工件20和鋁合金工件22，除了另一個鋼工件90。這里，如圖所示，另外的鋼工件90與相鄰的鋼工件20和鋁合金工件22重疊并且貼近鋼工件20定位。當另外的鋼工件90如此定位時，如前，鋁合金工件22的外部表面30提供并界定工件層疊14的第二側(cè)36，而鄰近鋁合金工件22定位的鋼工件20現(xiàn)在包括一對相反緊連表面24、92。鋼工件20的面對并接觸鋁合金工件22的相鄰緊連表面28的緊連表面24在兩個工件20、22之間建立緊連界面32。鋼工件20的面朝相反方向的緊連表面92面對另外的鋼工件92的緊連表面94并與其進行重疊接觸。這樣，在重疊的工件20、22、92的此具體布置中，另外的鋼工件92的外部表面96現(xiàn)在提供并界定工件層疊14的第一側(cè)34。
[0064]在另一個實例中，如圖15所示，工件層疊14可包括以上所描述的相鄰的鋼工件20和鋁合金工件22，除了另一個鋁合金工件98。這里，如圖所示，另外的鋁合金工件98與相鄰的鋼工件20和鋁合金工件22重疊并且貼近鋁合金工件22定位。當另外的鋁合金工件98如此定位時，如前，鋼工件20的外部表面26提供并界定工件層疊14的第一側(cè)34，而鄰近鋼工件20定位的鋁合金工件22現(xiàn)在包括一對相反緊連表面28、100。鋁合金工件22的面對并接觸鋼工件20的相鄰緊連表面24的緊連表面28在兩個工件20、22之間建立緊連界面32。鋁合金工件22的面朝相反方向的緊連表面100面對另外的鋁合金工件98的緊連表面102并與其進行重疊接觸。這樣，在重疊的工件20、22、98的此具體布置中，另外的鋁合金工件98的外部表面104現(xiàn)在提供并界定工件層疊14的第二側(cè)36。
[0065]蓋板10可用于幫助點焊圖14和圖15的每個之中所描繪的工件層疊14，并用于以與之前相同的大體方式提高包括在層疊14內(nèi)的相鄰的鋼工件20與鋁合金工件22之間形成的焊縫的強度。確切地，蓋板10鄰近工件層疊14的第二側(cè)36定位并優(yōu)選地直接接觸抵靠第二側(cè)，第二側(cè)可以是鄰近鋼工件20定位的鋁合金工件22的外部表面30 (圖14)或另外的鋁合金工件98的外部表面104 (圖15)。蓋板10定位成使得侵入結(jié)構(gòu)特征12存在于焊接位點16處。然而，蓋板10所具有的熱阻率和電阻率可大于或小于鄰近鋼工件20定位的鋁合金工件22的熱阻率和電阻率。
[0066]在已經(jīng)適當定位蓋板10之后，第一焊接電極48的焊接面54按壓抵靠在工件層疊14的第一側(cè)上，第一側(cè)可以是鄰近鋁合金工件22定位的鋼工件20的外部表面26 (圖15)或另外的鋼工件92的外部表面96 (圖14)，并且第二焊接電極52的焊接面56在侵入結(jié)構(gòu)特征12上方按壓抵靠在蓋板10的外部表面40上。隨后在焊接電極48、52的軸向且面對地對準的焊接面54、56之間交換電流以形成如以上所描述將相鄰的鋼工件20和鋁合金工件22結(jié)合在一起的焊縫。如前，蓋板10在鄰近鋼工件20定位的鋁合金工件22內(nèi)誘導錐形電流流型，以便幫助通過電流在鋁合金工件中形成的熔融鋁合金焊池以更期望的方式固化成焊縫。蓋板10還可用于在工件層疊14的第二側(cè)36處產(chǎn)生并保持熱量。
[0067]優(yōu)選示例性實施例和具體實例的以上描述本質(zhì)上僅是說明性的；它們并不意欲限制以下權(quán)利要求的范圍。隨附權(quán)利要求中所使用的每個術(shù)語應被給予其一般和慣用意義，除非在本說明書中確切且明確地另外陳述。
【主權(quán)項】
1.一種點焊包括鋼工件和相鄰鋁合金工件的工件層疊的方法，所述方法包括: 提供包括鋼工件和鋁合金工件的工件層疊，所述鋁合金工件與所述鋼工件重疊并且鄰近定位以在焊接位點處建立緊連界面，所述工件層疊具有第一側(cè)和第二側(cè)，所述工件層疊的所述第一側(cè)接近所述鋼工件并且所述工件層疊的所述第二側(cè)接近所述鋁合金工件； 鄰近所述工件層疊的所述第二側(cè)定位蓋板，所述蓋板具有面對所述工件層疊的所述第二側(cè)的內(nèi)部表面以及以與所述內(nèi)部表面相反方向朝向的外部表面，所述蓋板進一步包括與所述焊接位點對準的侵入結(jié)構(gòu)特征； 將第一焊接電極的第一焊接面按壓抵靠在所述工件層疊的所述第一側(cè)上并且在所述侵入結(jié)構(gòu)特征上方將第二焊接電極的第二焊接面按壓抵靠在所述蓋板的所述外部表面上，所述第一焊接電極和所述第二焊接電極的所述第一焊接面和所述第二焊接面在所述焊接位點處面對地對準；以及 在所述焊接位點處使電流在所述第一焊接電極與所述第二焊接電極之間流過并穿過所述工件層疊，以在所述鋁合金工件內(nèi)形成熔融鋁合金焊池，所述熔融鋁合金焊池潤濕所述鋼工件的相鄰緊連表面，并且其中在中斷電流穿過所述工件層疊之后，所述熔融鋁合金焊池固化成在相鄰的鋼工件和鋁合金工件的緊連界面處將它們結(jié)合在一起的焊縫。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鋼工件具有提供并界定所述工件層疊的所述第一側(cè)的外部表面，并且所述鋁合金工件具有提供并界定所述工件層疊的所述第二側(cè)的外部表面。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述工件層疊進一步包括另外的鋼工件，所述另外的鋼工件與鄰近所述鋁合金工件定位的所述鋼工件重疊并貼近所述鋼工件定位，并且其中所述另外的鋼工件具有提供并界定所述工件層疊的所述第一側(cè)的外部表面，并且所述鋁合金工件具有提供并界定所述工件層疊的所述第二側(cè)的外部表面。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述工件層疊進一步包括另外的鋁合金工件，所述另外的鋁合金工件與鄰近所述鋼工件定位的所述鋁合金工件重疊并貼近所述鋁合金工件定位，并且其中所述鋼工件具有提供并界定所述工件層疊的所述第一側(cè)的外部表面，并且所述另外的鋁合金工件具有提供并界定所述工件層疊的所述第二側(cè)的外部表面。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述蓋板由所具有的熱阻率和電阻率分別大于鄰近所述鋼工件定位的所述鋁合金工件的熱阻率和電阻率的材料構(gòu)建。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述蓋板的材料所具有的導熱率是商業(yè)純軟銅的導熱率的至少兩倍大，并且進一步地其中所述蓋板的材料所具有的導電率是100%IACS的至少兩倍大。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述蓋板由鉬、不銹鋼或鎢銅合金構(gòu)建。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述蓋板由所具有的熱阻率和電阻率分別小于鄰近所述鋼工件定位的所述鋁合金工件的熱阻率和電阻率的材料構(gòu)建。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述蓋板由銅合金構(gòu)建。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述侵入結(jié)構(gòu)特征是從所述蓋板的所述內(nèi)部表面到所述蓋板的所述外部表面完全延伸穿過所述蓋板的通孔。
【專利摘要】公開了改進鋁鋼點焊的具有侵入結(jié)構(gòu)特征的蓋板。一種點焊包括鋼工件和相鄰鋁合金工件的工件層疊的方法包括使電流穿過工件并在相對焊接電極之間流過。由蓋板幫助在相鄰的鋼工件與鋁合金工件之間形成焊縫，蓋板位于鄰近鋼工件定位的鋁合金工件與設置在工件層疊的同一側(cè)上的焊接電極之間。包括侵入結(jié)構(gòu)特征的蓋板以幫助改進焊縫的強度的方式影響穿過相鄰的鋼工件與鋁合金工件的電流的流型和密度。
【IPC分類】B23K11/11, B23K11/20
【公開號】CN105312754
【申請?zhí)枴緾N201510314523
【發(fā)明人】D.R.西勒, B.E.卡爾森, D.楊, H-P.王
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年6月10日
【公告號】DE102015108796A1, US20150352659