鋁點(diǎn)焊方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】錯(cuò)點(diǎn)焊方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本PCT專(zhuān)利申請(qǐng)要求于2013年5月3日提交的名稱(chēng)為"AluminumSportWelding Method(侶點(diǎn)焊方法r的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)No. 61/819，182的權(quán)益，該申請(qǐng)的全部公 開(kāi)內(nèi)容被看作是本申請(qǐng)公開(kāi)內(nèi)容的一部分并且因此通過(guò)參引并入本申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明總體上設(shè)及點(diǎn)焊方法、用于點(diǎn)焊的工具、W及通過(guò)點(diǎn)焊結(jié)合的部件。
【背景技術(shù)】
[0004] 點(diǎn)焊常常用于將由侶形成的第一部件結(jié)合至由侶或另外的金屬材料形成的第二 部件。所述部件通過(guò)一對(duì)焊接頭在壓力作用下被保持在一起，所述焊接頭還用作電極。向焊 接頭提供電流并且將電流集中于單點(diǎn)W使表面烙化并形成焊點(diǎn)。點(diǎn)焊?jìng)H部件的一個(gè)缺點(diǎn)在 于通常在表面上形成氧化侶，運(yùn)降低了焊點(diǎn)的完整性。
[0005] 為了打碎氧化物表面并減少在點(diǎn)焊期間形成的氧化侶的量，焊接頭可能在其末端 處具有球半徑，并且在焊接頭將部件點(diǎn)焊在一起時(shí)焊接頭W受控速率持續(xù)地或間歇地旋 轉(zhuǎn)。該技術(shù)的示例由KUKA和Mercedes-Benz?開(kāi)發(fā)并被稱(chēng)為機(jī)器人旋壓。機(jī)器人旋壓技術(shù) 使用機(jī)器人來(lái)使焊接頭旋轉(zhuǎn)并將部件點(diǎn)焊在一起。然而，由于施加的相當(dāng)大的力W及被焊 接部件的形狀，在點(diǎn)焊過(guò)程期間旋轉(zhuǎn)的焊接頭趨于移出適當(dāng)位置。另外，旋轉(zhuǎn)的焊接頭的末 端可能使部件的表面烙化并形成鎖定凹坑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種用于對(duì)由諸如侶之類(lèi)的導(dǎo)電金屬形成的部件進(jìn)行點(diǎn)焊的焊接 頭。焊接頭包括延伸至遠(yuǎn)端端部并在遠(yuǎn)端端部處具有凹口的軸。軸還包括從凹口沿徑向向 外延伸的接觸表面。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種用于進(jìn)行點(diǎn)焊的方法。所述方法包括提供由導(dǎo)電金屬形成的 第一部件和由導(dǎo)電金屬形成的第二部件。所述方法另外包括在使焊接頭繞該焊接頭的中屯、 軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)使第一部件與焊接頭相接觸。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種使用所述焊接頭而形成的點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)件。點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)件包括由導(dǎo) 電金屬形成的第一部件，所述第一部件通過(guò)焊點(diǎn)而結(jié)合至由導(dǎo)電金屬形成的第二部件。焊 點(diǎn)包括凹部和從凹部向上延伸的銷(xiāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 在結(jié)合附圖考慮時(shí)通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將由于變得更好 理解而易于領(lǐng)會(huì)，在附圖中：
[0010] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的焊接頭的側(cè)截面圖；
[0011] 圖2是圖1的焊接頭的仰視圖；
[0012] 圖3是示出了根據(jù)示例性實(shí)施方式的點(diǎn)焊過(guò)程的各階段的圖表；
[0013]圖4示出了根據(jù)示例性實(shí)施方式將第一部件點(diǎn)焊至第二部件的一對(duì)焊接頭；
[0014] 圖5示出了根據(jù)示例性實(shí)施方式的包括被點(diǎn)焊至第二部件的第一部件的結(jié)構(gòu)件； W及
[0015]圖6示出了圖5的點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)件的頂部和底部。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提供了一種焊接頭20,如圖1和圖2中示出的，該焊接頭20用于將第一部件 22點(diǎn)焊至第二部件24,所述第一部件22由導(dǎo)電金屬一一通常為侶一一形成，所述第二部件 24由導(dǎo)電金屬一一如侶或另外的金屬一一形成。點(diǎn)焊過(guò)程優(yōu)選地為機(jī)器人旋壓過(guò)程或機(jī)電 運(yùn)動(dòng)旋壓過(guò)程，例如在圖3和圖4中示出的過(guò)程，其中，焊接頭20繞該焊接頭的中屯、軸線(xiàn)A持 續(xù)地或間歇地旋轉(zhuǎn)?？蒞通過(guò)本發(fā)明的方法形成高質(zhì)量的點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)件25,如圖5和圖6中示 出的結(jié)構(gòu)件25,所述點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)件25包括通過(guò)焊點(diǎn)36結(jié)合至第二部件24的第一部件22。本發(fā) 明的焊接頭20和方法還能夠避免在部件22、24的表面上形成凹坑，所述凹坑通常由傳統(tǒng)的 點(diǎn)焊焊接頭形成。焊接頭20還能使總的點(diǎn)焊加工時(shí)間減少。更具體地，使得將旋轉(zhuǎn)的焊接頭 20固定至部件22、24中的一個(gè)部件所花費(fèi)的時(shí)間減少。另外，與傳統(tǒng)的焊接頭相比，在點(diǎn)焊 過(guò)程期間焊接頭20需要的電流較小。
[0017]焊接頭20可W由銅合金或另外的導(dǎo)電材料形成，使得當(dāng)焊接頭20接收到電流時(shí)， 焊接頭20作用為電極。圖1的焊接頭20是未經(jīng)涂覆的，但是替代性地，焊接頭20可W是經(jīng)涂 覆的W使繞該焊接頭20的中屯、軸線(xiàn)A旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦減小并由此經(jīng)受較少的磨損。
[0018] 焊接頭20包括通常設(shè)置在點(diǎn)焊槍(未示出）中的軸26。軸26沿中屯、軸線(xiàn)A延伸至遠(yuǎn) 端端部38并且在遠(yuǎn)端端部38處包括凹口 30。接觸表面28在遠(yuǎn)端端部38處圍繞凹口 30W用于 接合待被焊接的部件22、24。如圖1和圖2中所示出的，接觸表面28從凹口 30沿徑向向外向上 延伸。接觸表面28還具有提供與遠(yuǎn)端端部38相鄰的圓形表面的球半徑。在示例性實(shí)施方式 中，接觸表面28呈現(xiàn)外凸形狀或半球形狀。接觸表面28的面積和球半徑的尺寸可根據(jù)某些 參數(shù)而改變，所述參數(shù)包括但不限于待被結(jié)合的部件22、24的厚度。替代性地，可W根據(jù)要 形成的焊點(diǎn)36的期望成形而使用其他形狀代替外凸?fàn)畋砻妗?br>[0019] 在圖1的示例性實(shí)施方式中，軸26包括沿著中屯、軸線(xiàn)A延伸的槽27,槽27用于接納 焊槍(未示出）的另一部件，所述另一部件在焊接過(guò)程期間將電流輸送至焊接頭20。槽27的 端部與點(diǎn)焊焊接頭20的接觸表面28軸向地間隔開(kāi)。
[0020] 焊接頭20的凹口 30--也被稱(chēng)為空腔、凹窩、凹部或中屯、孔--使與部件22、24中 的一個(gè)部件相接觸的表面的面積減小。由于面積減小，因此與傳統(tǒng)焊接頭相比，焊接頭20在 點(diǎn)焊過(guò)程期間需要較少的電流。如圖1和圖2中所示，凹口 30優(yōu)選地定位在外凸的接觸表面 28的頂點(diǎn)處并且遠(yuǎn)離遠(yuǎn)端端部38沿著中屯、軸線(xiàn)A向內(nèi)延伸。如圖2示出的，凹口30的橫截面 通常具有圓形形狀，但可W包括其他形狀。凹口 30的直徑化可根據(jù)待被結(jié)合的部件22、24和 接觸表面28的尺寸或其他因素而改變。然而，如圖2中示出的，圍繞凹口30的接觸表面28的 橫截面面積通常比凹口 30的橫截面面積大。
[0021]凹口30的深度di也可根據(jù)待被結(jié)合的部件22、24和軸26的尺寸或其他因素而改 變。在圖1的示例性實(shí)施方式中，凹口30的深度山被包含在焊接頭20的球形部分內(nèi)并且與槽 27間隔開(kāi)，所述槽27接納焊槍的部件。例如，凹口30的深度山可W小于焊接頭20的遠(yuǎn)端端部38與用于接納焊槍的槽27之間的距離的百分之=十(30%)、或小于焊接頭20的遠(yuǎn)端端部38 與用于接納焊槍的槽27之間的距離的20%、或小于焊接頭20的遠(yuǎn)端端部38與用于接納焊槍 的槽27之間的距離的10%、或小于焊接頭20的遠(yuǎn)端端部38與用于接納焊槍的槽27之間的距 離的5%。凹口30的深度di也可W小于焊接頭20的總長(zhǎng)度1的10%、或小于焊接頭20的總長(zhǎng) 度1的5 %、或小于焊接頭20的總長(zhǎng)度1的1 %。
[0022 ]在點(diǎn)焊過(guò)程期間，旋轉(zhuǎn)的焊接頭20的接觸表面28在待被結(jié)合的部件22、24中的一 個(gè)部件的表面上形成凹部32。當(dāng)接觸表面28形成凹部32時(shí)，凹口30形成從凹部32的中屯、向 上延伸的銷(xiāo)34。凹口 30將焊接頭20固定至或緊固至部件22、24中的一個(gè)部件的表面，并且銷(xiāo) 34為焊接頭20提供了固定的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)。銷(xiāo)34還防止焊接頭20在繞中屯、軸線(xiàn)A旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)于 中屯、軸線(xiàn)A沿徑向移動(dòng)。凹口 30還允許所施加的力和電流的精確定位，運(yùn)進(jìn)一步防止旋轉(zhuǎn)的 焊接頭20移出適當(dāng)位置。如W上提到的，由