CN101022913B

CN101022913B - 电阻焊接方法

Info

Publication number: CN101022913B
Application number: CN2005800313912A
Authority: CN
Inventors: R·J·叙尔; V·阿南塔纳拉亚南; J·R·根特里; A·M·保拉克; J·M·佩恩; D·K·夏马; K·E·约翰逊
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2025-07-20
Also published as: JP2008507409A; CN101022913A; US20060016788A1; BRPI0513594A; EP1781445A1; JP4785846B2; WO2006014663A1; US20090114623A1

Abstract

本发明的一种方法是用于焊接并且包括获得分别包括具有通孔(14、20)的挤压件(12、18)的第一和第二构件(10、16)并且包括获得分别具有电极部分(24、28)的第一和第二电极(22、26)。第二构件(16)定位成使第二挤压件(18)靠着第一挤压件(12)嵌入第一通孔(14)内。第一电极(22)定位成使第一电极部分(24)靠着第二挤压件(18)的内侧嵌入第二通孔(20)内。第二电极(26)定位成使第二电极部分(28)与第一挤压件(12)的外侧接触。本发明的另一方法是用于焊接并且包括获得具有端部式的管以及具有第一和第二部分的构件。管和构件定位成使端部型式与第一部分接触，同时在端部型式和第二部分之间留下凹部。

Description

电阻焊接方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2004年7月23日递交的美国临时申请No.60/590,654的优先权。

技术领域

本发明大致涉及冶金学，并且更具体涉及采用电流进行焊接的方法。

背景技术

用于将管焊接到另一管上或者用于将支架或板焊接到管上的传统方法包括气体保护金属极电弧焊接。气体保护金属极电弧焊接使用自耗金属丝作为一个电极而部件作为另一电极，并移动自耗金属丝(或者部件)来拉出电弧并将部件焊接到一起。这种焊接伴随有气体(例如氩和二氧化碳的混合物)以便防止氧化并稳定电弧。这种气体保护金属极电弧焊接是众所周知的。在传统气体保护金属极电弧焊接技术中，使用实心金属丝或者金属芯丝(即，其芯填充有金属粉末，例如金属、合金和/或氧化物粉末混合物的环形实心丝)，同时该丝通常处于正的电焊接电位而部件电接地。焊接电弧产生导致部件焊接到一起的熔化焊接浆。气体保护金属极电弧焊接需要昂贵的焊接设备，熔化的焊接浆倾向于从接合区域流走(取决于相对重力的接合位置)，导致焊接质量的不一致，并且该工艺在焊接之间需要长的周期时间。

用于将部件附着到一起的传统方法还包括摩擦焊接。为了将两个管端对端接合在一起，一根管绕其纵轴旋转，并且管端部挤压到一起，其中摩擦引起端部加热，产生焊接。为了将管接合到板上，管绕其纵轴旋转，并且管端部和板挤压到一起，其中摩擦引起加热，产生焊接。摩擦焊接需要昂贵的焊接设备，并且该工艺在焊接之间需要长的周期时间。摩擦焊接不容易适用于薄壁管，因为在热量和压力作用下它们不能很好地保持其形状。要注意，用于上述接合的激光以及电子束焊接也需要昂贵的设备以及采用电流进行焊接的改进方法。

所需要的是一种用于焊接的改进方法。

发明内容

本发明的第一方法是用于焊接并且包括步骤a)到h)。步骤a)包括获得包括具有第一通孔的第一挤压件(extrusion)的第一构件。步骤b)包括获得具有带第二通孔的第二挤压件的第二构件。步骤c)包括获得具有第一电极部分的第一电极。步骤d)包括获得具有第二电极部分的第二电极。步骤e)包括定位第二构件以使第二挤压件靠着第一挤压件嵌入第一通孔内。步骤f)包括定位第一电极以使第一电极部分靠着第二挤压件的内侧嵌入第二通孔内。步骤g)包括定位第二电极以使第二电极部分接触第一挤压件的外侧。步骤h)包括产生经第一电极、第二挤压件、第一挤压件以及第二电极的焊接电流路径以便产生包括第一和第二挤压件中的至少某些的焊接区域。

本发明的第二方法用于焊接并且包括步骤a)到g)。步骤a)包括获得包括具有带第一通孔的第一挤压件的侧壁的管。步骤b)包括获得具有带第二通孔的第二挤压件的构件。步骤c)包括获得具有第一电极部分的第一电极。步骤d)包括获得具有第二电极部分的第二电极。步骤e)包括从管的外侧定位该构件以使第二挤压件靠着第一挤压件嵌入第一通孔内。步骤f)包括从管的外侧定位第一电极以使第一电极部分靠着第二挤压件的内侧嵌入到第二通孔。步骤g)包括定位第二电极以使第二电极部分从管的内侧接触第一挤压件的外侧。步骤h)包括产生经第一电极、第二挤压件、第一挤压件以及第二电极的焊接电流路径以便产生包括第一和第二挤压件中的至少某些的焊接区域。

本发明的第三方法用于焊接并且包括步骤a)到d)。步骤a)包括获得具有第一端部型式(form)的第一管。步骤b)包括获得具有第一和第二部分的构件。步骤c)包括定位第一管和构件，使第一端部型式接触第一部分，同时在第一端部型式和第二部分之间留下第一凹部。步骤d)包括产生经第一端部型式以及构件的焊接电流路径并且相对移动第一端部型式变形地靠在构件上以便消除第一凹部并产生包括第一端部型式的至少某些以及构件的至少某些的焊接区域。

本发明的第四方法用于焊接并且包括步骤a)到d)。步骤a)包括获得具有向外卷回的第一端部型式的第一管。步骤b)包括获得具有第一和第二部分的构件。步骤c)包括定位第一管和构件，使第一端部型式与第一部分接触，同时在第一端部型式和第二部分之间留下第一凹部。步骤d)包括产生经第一端部型式和构件的焊接电流路径以及相对移动第一端部型式变形地靠在构件上以消除第一凹部并且产生包括第一端部型式的至少某些和构件的至少某些的焊接区域。

从本发明的一个或多个方法可以获得几点好处和优点。使用电流焊接比气体保护金属极电弧焊接或摩擦焊接更低成本。使用电流焊接的焊接间的周期时间还比气体保护金属极电弧焊接或摩擦焊接更短。变形焊接允许在不形成易碎的金属间化合物的情况下进行相异材料的固态焊接。

附图说明

图1是在定位进行焊接之前管和支架的侧截面示意图；

图2是图1的管和支架以及两个电极的侧截面示意图，其中支架、管以及电极定位成进行焊接，并且其中支架正焊接到管上；

图3是两个管以及定位成将两个管焊接在一起的两个焊接电极的侧截面示意图，其中各管具有向外卷回的端部型式；

图4是与图3一样但两个管已经焊接到一起之后并且将两个焊接电极移除的示意图；

图5是两个管和两个正在进行定位以便将这两个管焊接到一起的焊接电极的剖视图，其中一个管具有向外卷回的端部型式而另一个管具有向外横向带凸缘端部型式；

图6是两个焊接电极的剖视图，第一管包括具有通孔的侧壁，而第二管具有定位成部分插入到通孔内以便焊接到第一管的向外横向折叠端部型式；

图7是两个焊接电极的剖视图，管具有向外卷回端部型式，而端盖板定位用于焊接到该端部型式；

图8与图7一样但管具有向外横向带凸缘端部型式，而端盖板由具有定位成焊接到该端部型式的顶部上的内转(turned-in)环形边缘的端盖代替的示意图；

图9是与图8一样但向外横向带凸缘端部型式由向外横向折叠端部型式代替的示意图；以及

图10是与图8一样但端盖的边缘绕向外横向带凸缘端部型式折叠的示意图。

具体实施方式

本发明的第一方法用于将两个构件焊接到一起，其中图1-图2显示了焊接过程中使用的构件的实施例以及两个电极的实施例。第一方法包括步骤a)到h)。步骤a)包括获得包括具有第一通孔14的第一挤压件12的第一构件10。步骤b)包括获得具有带第二通孔20的第二挤压件18的第二构件16。步骤c)包括获得具有第一电极部分24的第一电极22。步骤d)包括获得具有第二电极部分28的第二电极26。步骤e)包括设置第二构件16以使第二挤压件18靠着第一挤压件12嵌入第一通孔14内。步骤f)包括设置第一电极22以使第一电极部分24靠着第二挤压件18的内侧嵌入第二通孔20内。步骤g)包括设置第二电极26以使第二电极部分28与第一挤压件12的外侧接触。步骤h)包括产生经第一电极22、第二挤压件18、第一挤压件12以及第二电极26的焊接电流路径以产生包括第一以及第二挤压件12、18的至少某些的焊接区域30。在第一方法的实施例中，步骤h)还包括相对移动第一以及第二电极22、26以相对移动第一挤压件12变形地靠在第二挤压件18上。

“具有通孔的挤压件”是以任何手段凸出于邻接表面上方并且包围通孔的一部分构件。挤压件包括但不限于其中凸出部分从其非凸出状态凸出成小于垂直位置的部分挤压件以及其中凸出部分从其非凸出状态凸出成基本等于九十度角的完全挤压件。

在备选的第一方法中，步骤a)由获得第一构件10并且在第一构件10内产生第一挤压件12的步骤代替，以及步骤b)由获得第二构件16并且在第二构件16内产生第二挤压件18的步骤代替。

在第一方法的一种构造中，第二电极26包括两个电极半部。为了清楚，图1-图2中省略了第一和第二电极22、26的支撑件。在一种未图示的构造中，如本领域技术人员可以理解的，滑行机构支撑第二电极26。另一构造留给本领域技术人员。

再次参照图1-图2，本发明的第二方法用于将两构件(其中一个构件是管)焊接在一起以及包括步骤a)到h)。步骤a)包括获得包括具有带第一通孔14的第一挤压件12的侧壁34的管32。步骤b)包括获得具有带第二通孔20的第二挤压件18的构件36。步骤c)包括获得具有第一电极部分24的第一电极22。步骤d)包括获得具有第二电极部分28的第二电极26。步骤e)包括从管32的外侧设置构件36以使第二挤压件18靠着第一挤压件12嵌入第一通孔14内。步骤f)包括从管32的外侧设置第一电极22以使第一电极部分24靠着第二挤压件18的内侧嵌入第二通孔20内。步骤g)包括设置第二电极26以使第二电极部分28从管32内侧接触第一挤压件12的外侧。步骤h)包括产生经第一电极22、第二挤压件18、第一挤压件12以及第二电极26的焊接电流路径以产生包括第一和第二挤压件12、18的至少某些的焊接区域30。第二方法的一个实施例内，步骤h)还包括相对移动第一和第二电极22、26以相对移动第一挤压件12变形地靠在第二挤压件18上。

在备选的第二方法中，步骤a)由获得第一构件10并且在第一构件10内产生第一挤压件12的步骤代替，而步骤b)由获得第二构件16并且在第二构件16内产生第二挤压件18的步骤代替。

在第二方法的一种构造中，管32基本上是矩形管。在相同或不同的构造中，构件36是具有板40以及第二挤压件18的支架38，而第二挤压件18从板基本垂直延伸。在相同或不同的构造中，管32具有中心线42，而第一和第二挤压件12、18基本垂直于中心线42同轴对齐。

在第二方法的一种应用中，构件36是从由支架38、加力板、吊挂件、热屏蔽以及冲击屏蔽组成的群组中选择。其它类型的构件36留给本领域技术人员。

在第二方法的一种使用中，在步骤f)中，第一电极部分24设置成与第二挤压件18的内径全周向接触。在一个变型中，在步骤g)中，第二电极部分28设置成与第一挤压件的外径全周向接触。在一种变型中，焊接区域30是环形焊接区域。

在第二方法的一种应用中，在没有使用填充物材料的情况下执行步骤h)。在第二方法的一个变型中，管32以及构件36是由相异(或相似)材料制成，并且步骤h)将第一和第二挤压件12、18的至少某些加热到半熔化状态(产生固态焊接)。在不同的变型中，管32以及构件36是由相似材料制成，并且步骤h)将第一和第二挤压件12、18的至少某些加热到熔化状态。

参照图3-图4，本发明的第三方法用于焊接并且包括步骤a)至d)。步骤a)包括获得具有第一端部型式46的第一管44。步骤b)包括获得具有第一和第二部分50、52的构件48。步骤c)包括设置第一管44以及构件48使第一端部型式46与第一部分50接触，同时在第一端部型式46和第二部分52之间留下第一凹部54。步骤d)包括产生经第一端部型式46和构件48的焊接电流路径以及相对移动第一端部型式46变形地靠到构件48上以消除第一凹部54并且产生包括第一端部型式46的至少某些和构件48的至少某些的焊接区域56。

在备选的第三方法中，步骤a)由获得第一管44以及在第一管44内产生第一端部型式46的步骤代替。管的端部型式是截面形状不同于端部之前的管的管端部(该截面由调整垂直于管的中心线的切割面截取)。

在第三方法的一种应用中，变形地消除第一凹部54使第一端部型式46和构件48的变形地接触部分的原子紧密接触以便进行改进的固态焊接。

在第三方法的一个实施例内，构件48是从由具有用于与第一端部型式接触的第二端部型式的第二管、包括具有用于容纳一部分第一端部型式的通孔的侧壁的第二管、板以及具有环形卷曲边缘的端盖组成的群组中选择的，而第一端部型式46是从由向外横向带凸缘第一端部型式以及向外横向折叠第一端部型式组成的群组中选择的。

再次参照图3-图4，本发明的第四方法用于焊接并且包括步骤a)至d)。步骤a)包括获得包括具有向外卷回形状的第一端部型式46的第一管44。步骤b)包括获得具有第一和第二部分50、52的构件48。步骤c)包括设置第一管44和构件48，使第一端部型式58与第一部分50接触，同时在第一端部型式58和第二部分52之间留下第一凹部54。步骤d)包括产生经向外卷回的第一端部型式46以及构件48的焊接电流路径并且相对移动第一端部型式46变形地靠在构件48上以消除第一凹部54并且产生包括第一端部型式46的至少某些以及构件48的至少某些的焊接区域56。

在备选的第四方法中，步骤a)是由获得第一管44以及在第一管44内产生具有向外卷回形状的第一端部型式46的步骤代替。

在第四方法的一个实施例内，构件48是从由具有用于与第一端部型式接触的第二端部型式的第二管、包括具有用于容纳一部分第一端部型式的通孔的侧壁的第二管、板以及具有环形卷曲边缘的端盖组成的群组中选择的。

在第四方法的一种使用中，构件48是具有第二端部型式60的第二管58，而第一和第二部分50、52是第二端部型式60的第一和第二部分。在一变型中，步骤d)产生经第一和第二端部型式46、60的焊接电流路径并且相对移动第一端部型式46变形地靠在第二端部型式60上以消除第一凹部54并且产生焊接区域56，其中焊接区域56包括第一和第二端部型式46、60的至少某些。在一修改中，步骤d)将第一和第二端部型式46、60加热到半熔化状态并且变形消除第一凹部54使第一和第二端部型式46、60的变形接触部分的原子紧密接触以便进行改进的固态焊接。在一种应用中，包括如图所示的设置第一和第二电极62、64的步骤，其中步骤d)包括使第一电极62朝第二电极64相对移动。

在图5-图10中显示了可用于执行第三和/或第四方法的第一管和构件的其它非限制性实施例。在图5的实施例中，显示了两电极66、68，具有向外卷回端部型式72的第一管70，以及具有向外横向带凸缘的端部型式76的管状构件74。在图6的实施例中，显示了两电极78、80，具有向外横向折叠端部型式84的第一管82以及具有通孔88的第二管86。在图7的实施例中，显示了两电极90、92，具有向外卷回的端部型式96的第一管94以及端盖板98。在图8的实施例中，显示了两电极100、102，具有内转环形边缘106的端盖104以及具有向外横向带凸缘的端部型式110的第一管108。在图9的实施例中，显示了两电极112、114，具有内转环形边缘118的端盖116以及具有向外横向折叠端部型式122的第一管120。在图10的实施例中，显示了两电极124、126，具有向外横向带凸缘的端部型式130的第一管128以及内转并围绕端部型式130的边缘134的端盖132。

从本发明的一个或多个方法可以获得几点好处和优点。使用电流的焊接比气体保护金属极电弧焊接或摩擦焊接更低成本。使用电流焊接的焊接间的周期时间还比气体保护金属极电弧焊接或摩擦焊接更短。变形焊接允许在不形成易碎的金属间化合物的情况下进行相异材料的固态焊接。

出于显示目的，已经展现了本发明几种方法的上述描述。它并不是详尽的或者将本发明局限于所公开的确定工序或者确定形式，并且显而易见参照以上教导内容许多修改和变型是可能的。本发明的范围倾斜于由所附权利要求限定。

Claims

1.一种用于焊接的方法，包括以下步骤：

a)获得具有向外卷回的第一端部型式(46)的第一管(44)；

b)获得具有第一和第二部分(50、52)的构件(48)；

c)设置所述第一管以及所述构件使所述第一端部型式与所述第一部分(50)接触，同时在所述第一端部型式和所述第二部分(52)之间留下第一凹部，其中，所述第一端部型式(46)是朝着与所述第一和第二部分(50、52)的方向相反的方向向外卷回的；

d)产生经所述第一端部型式以及所述构件的焊接电流路径并且相对移动所述第一端部型式变形地靠在所述构件上以便消除所述第一凹部并产生包括所述第一端部型式的至少某些以及所述构件的至少某些的焊接区域(56)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述构件选自具有用于与所述第一端部型式接触的第二端部型式的第二管、包括具有用于接收所述第一端部型式的一部分的通孔的侧壁的第二管、板以及具有环形卷曲边缘的端盖。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述构件为具有第二端部型式(60)的第二管(58)，并且其中所述第一和第二部分为所述第二端部型式的第一和第二部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤d)产生经所述第一和第二端部型式的焊接电流路径并且相对移动所述第一端部型式变形地靠在所述第二端部型式上以便消除所述第一凹部并产生所述焊接区域，其中所述焊接区域包括所述第一和第二端部型式的至少某些。