CN105269140B - 连接两个组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连接两个组件(1，6)的方法，其中在第一组件(1)的连接点(4)处将第一组件(1)与第二组件(6)相连接，其特征在于，在所述两个组件(1，6)被连接之前，环绕所述连接点(4)的环绕区域(3)借助于电阻加热被加热，使得所述环绕区域(3)中所述第一组件(1)的延展性得到提高而强度大幅降低。

Description

连接两个组件的方法

技术领域

本发明涉及一种连接两个组件的方法，其中在第一组件的连接点处将第一组件与第二组件相连接。

背景技术

这种方法用于连接例如汽车结构中的钢组件。文献EP 2 561 946A1描述了如下方法：在该方法中，汽车的两个钢组件之间的连接是采用将两个组件在连接点处进行点焊的方式来完成。在焊接操作之前，两个组件中的一个组件的某些区域利用激光束进行加热，这允许组件的微观结构产生变化。此工序旨在于利用点焊方式提高焊接能力。

已知的方法具有如下缺点：由于激光在组件的表面上产生反射以及组件材料的非理想的吸收性能而导致出现损失。

发明内容

本发明的目的是避免因在加热组件的操作期间的反射和非理想的吸收而导致的可能损失，以及安排更加简明易懂和成本高效的工序。

在前面引言部分中所提到的这一类型的方法中，实现该方法是基于如下方式：在将两个组件连接之前，利用电阻加热的方式来加热环绕连接点的环绕区域，使得环绕区域中第一组件的延展性提高而强度大幅降低。

围绕连接点(两个组件将随后在该连接点处连接)的区域利用引入电流而产生的电阻加热的方式被加热。此设置具有如下优点：即，在组件的打算要被加热的位置处产生热量。由此，没有必要从外部将激光耦合到组件中。因此，没有因组件表面上的反射和/或缺少对光量子的吸收而导致的损失。因此，本发明能够在不产生高费用的情形下结合在现有的系统中。此外，操作激光系统是非常昂贵的。

加热环绕区域分别提高了环绕区域中第一组件的延展性和降低了环绕区域中第一组件的强度。在围绕连接点的区域中组件变软，且这种设置提高了在连接点处两个组件之间的连接稳定性。

方法的优选构成是提供至少一个电极，该电极与环绕区域相接触以用于电阻加热。电流能够利用电极被直接引入到组件内。电流能够优选地从组件的第一侧面流到组件的第二侧面(所述第二侧面与第一侧面相反地设置)而在环绕区域中流经组件。作为选择，也能够将至少一个电极与一个侧面形成接触。在此情形下，环绕区域能够利用电阻加热被直接加热。因此，为了对环绕区域进行加热，不需要在组件中设置任何热传递件。

在此情形下，已经证实有利的是，电极是一副加热钳的一部分。加热钳可以呈一副接合钳的方式构造。加热钳可以具有两个电极，该两个电极优选地布置成彼此相对，并且因此，布置在第一组件上的环绕区域能够容纳于两个电极之间。电流能够利用接合钳直接流经第一组件，从而组件不仅仅在其表面上而且在其内部被加热。

尤其有利的是，电极具有与环绕区域的表面相对应的接触表面。电极能够经由接触表面与第一组件的环绕区域形成全表面抵靠的状态，从而整个环绕区域能够借助于从电极被引入到组件中的电流在一次操作中被加热。因此，不需要将电极反复地与环绕区域的不同部分相接触。如果采用加热钳，则加热钳的电极的接触表面的面积优选地大于一副接合钳(其用于利用电阻点焊连接组件)的接触表面的面积。

有利地，电极和/或加热钳利用操作装置(特别是利用机器人)设置在环绕区域上，从而不需要手工将电极和/或加热钳定位在第一组件的环绕区域上。

方法的尤其有利的构成是如下一个方法：即，在该方法中，操作装置经由控制装置来控制，该控制装置被馈送具有连接点坐标的一组数据。该控制装置能够基于连接点的坐标而推导得到环绕区域的坐标。因此，除了具有连接点坐标的一组数据之外，不需要提供具有环绕区域坐标的另外一组数据。因此，具有连接点坐标的一组数据(其对于将第一组件与第二组件进行连接是必要的数据)也能够被用于加热环绕区域。优选地，连接点被布置在环绕区域的中心，从而用于将电极和/或加热钳进行定位的操作装置能够通过使用连接点的坐标受到控制，而不需要任何另外的必要计算。

方法的有利构成是提供第一组件，该第一组件在被加热之前至少部分被硬化，结果是组件的强度至少部分地提高。具体地，第一组件能够至少部分地被挤压硬化，其中第一组件的初始材料(例如是金属板材形式)在变形处理期间被加热并且随后在短时间内被冷却。此快速冷却使得至少部分的微观结构具有更高水平的硬度。在硬化操作之后，第一组件优选地至少部分地具有至少1500MPa的抗拉强度。

有利地，环绕区域中第一组件的抗拉强度减少到400MPa至900MPa的值，优选地，达到500MPa至800MPa的值，特别优选地，达到550MPa至700MPa的值。例如，环绕区域中的抗拉强度能够被设定为600MPa。

优选地，两个组件利用电阻焊接(具体地是利用电阻点焊接)在连接点处进行连接。电阻点焊接能够采用接合钳(具体地是焊接钳)来实施。接合钳优选地具有电极，与加热钳的电极相比，电极的接触面积是小的。可选地，能够在连接点处将至少第三组件连接在第一组件和第二组件上。作为选择，或者另外，也能够对接合点处的要连接的组件采用机械接合技术(特别地，采用冲孔铆接)。

如果环绕区域被设计成凸缘区域的形式，则具有另外的被证实的优点。凸缘区域可以被构造成形成例如第一组件上基本上平坦区域，从而此设置使得易于使第二组件放置到位。作为选择，或此外，凸缘区域可以被设计成呈角度部分的方式。凸缘区域可具有多个连接点和对应于这些连接点的多个环绕区域。

本发明的更多的细节、特点以及优点能够从附图和参照附图的优选实施例的说明中总结出来。在此，附图仅示出了本发明的示例性实施例，对本发明的构思不具有限制效果。

附图说明

图1示出第一组件的透视图。

图2示出在第一组件利用根据本发明方法的实施例被加热的操作期间第一组件的凸缘区域的截面图。

图3示出在第一组件被焊接到第二组件的操作期间根据图2中的凸缘区域的截面图。

具体实施方式

在各图中，相同的部件总是使用相同的附图标记，因此通常它们被每次所参照或提到的情形仅一次而已。

图1示出第一组件1，该第一组件能够例如用在汽车构造中，作为乘客厢或车体的一部分、或者作为缓冲器或纵向支撑件。第一组件1是由高强度钢材料构成的钢组件。第一组件至少部分地(例如全部地)被挤压硬化并且具有约1500MPa的抗拉强度。

第一组件1具有凸缘区域2，该凸缘区域2被设计成呈角度的、基本平坦的区域的形式。将第一组件1连接到第二组件6的连接操作能够发生在凸缘区域2。

凸缘区域2包括多个连接点4，想要在这些多个连接点4处借助焊接点将第一组件1连接到第二组件6。为了提高在连接点4处的焊接连接质量，在两个组件1和6被焊接之前，环绕随后的连接点4的环绕区域3被加热。加热环绕区域3的操作分别提高了环绕区域3中第一组件1的延展性和降低了环绕区域3中第一组件1的强度。在环绕区域3中第一组件1变软。在第一组件1的情形中，环绕区域3中的抗拉强度降低到约600MPa的值。第一组件1的未加热的其它区域5(即便跟随着环绕区域3的加热处理)仍具有约1500MPa的抗拉强度。

环绕区域3借助于电阻加热的方式被加热。这就意味着加热电流被引入环绕区域3内，并且此电流流经环绕区域3，由于第一组件1的材料的欧姆电阻，导致环绕区域3被加热。因加热电流被引入环绕区域3中而导致的加热操作具有如下优点：在第一组件1的打算要被加热的位置处产生热量。

下面将参照图2中的图示解释根据本发明方法的实施例。在第一组件1被焊接到第二组件6之前，使一副加热钳12在环绕区域3中与第一组件1相接触。加热钳12具有两个电极10，该两个电极10在第一组件1的相对两侧与环绕区域3的相应表面相抵靠。在此情形下，加热钳12在环绕区域3中与第一组件1的任意侧实现表面接触。电极10具有打算与第一组件1进行接触的接触表面，并且接触表面的尺寸基本上与环绕区域的尺寸相对应。

加热钳12布置在第一操作装置(未在图中示出)上，该第一操作装置能够移动加热钳12。第一操作装置被设计成机器人的形式。加热钳12的移动可以借助于与第一操作装置连接的第一控制装置来控制。第一控制装置可以被程序化，从而第一控制装置能够被馈送一组数据，并且第一控制装置基于该组数据控制第一操作装置使得加热钳12被定位在预定位置。

正如能够从图3中的图示所看到的，一旦环绕区域3已经被加热，则在连接点4处将第一组件1点焊到第二组件6。第二组件6被放置定位在第一组件1的凸缘区域2的一个侧面上。在更进一步的步骤中，具有两个彼此相对的电极11的一副焊接钳13被放置在连接点上使得两个组件1、6被布置在两个电极11之间。随后，两个电极11与组件1、6进行接触并且将焊接电流引入两个组件1、6，所述焊接电流大于用于加热目的的加热电流。与此同时，两个电极11对两个组件1、6施加预定压力，使得组件1、6彼此挤压。

利用第二操作装置来移动焊接钳13。第二操作装置同样也被设计成机器人的形式。第二操作装置与第二控制装置相连接，并且所述第二控制装置控制第二操作装置的移动并因此控制焊接钳13的移动。第二控制装置能够被程序化，因此第二控制装置能够被馈送含有连接点4的坐标的一组数据，并且第二控制装置基于该数据控制第二操作装置使得焊接钳13被定位在预定位置，具体地，被定位在连接点4。

根据示例性实施例的变型例，第一控制装置和第二控制装置均被馈送具有连接点4的坐标的同一组数据。因此，除了具有连接点4的坐标的一组数据之外，没有必要再提供具有环绕区域3的坐标的另外一组数据。

示例性实施例的另一个变型例提供将要经由联合控制装置进行控制的第一操作装置和第二操作装置，从而利用相同的控制装置控制加热钳12和焊接钳13两者。

在用于连接两个组件1、6的上述方法的情形中，其中在第一组件1的连接点4处将第一组件1与第二组件6相连接，在两个组件1、6被连接之前，借助于电阻加热来加热环绕连接点4的环绕区域3，使得环绕区域3中第一组件1的延展性得到提高而强度大幅降低。除了参照示例性实施例描述的整体连接方法之外，还能够采用机械接合技术(具体地如冲孔铆接)来连接组件。

附图标记明细

1 第一组件

2 凸缘区域

3 环绕区域

4 连接点

5 其余区域

6 第二组件

10 电极

11 电极

12 (一副)加热钳

13 (一副)焊接钳

Claims (12)

1.一种连接两个组件(1，6)的方法，其中在第一组件(1)的连接点(4)处将第一组件(1)与第二组件(6)相连接，

其特征在于，在所述两个组件(1，6)被连接之前，使电极(10)在环绕所述连接点(4)的环绕区域(3)中与第一组件(1)相接触以用于电阻加热，使得所述环绕区域(3)中所述第一组件(1)的延展性得到提高而强度大幅降低；

其中两个电极(10)在所述第一组件(1)的相对两侧与所述环绕区域(3)的相应表面相抵靠，并且所述电极(10)具有与所述环绕区域(3)的表面尺寸相对应的接触表面尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述电极(10)是一副加热钳(12)的一部分。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述电极(10)和/或所述加热钳(12)均利用操作装置定位在所述环绕区域(3)上。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述操作装置为机器人。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述操作装置经由控制装置来控制，所述控制装置被馈送具有所述连接点(4)的坐标的一组数据。

6.根据前述权利要求1、2、4和5中任一项所述的方法，其特征在于，

所述第一组件(1)在被加热之前至少部分地被硬化。

7.根据前述权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一组件(1)在被加热之前至少部分地被挤压硬化。

8.根据前述权利要求1、2、4、5和7中任一项所述的方法，其特征在于，

所述环绕区域(3)中所述第一组件(1)的抗拉强度减少到400MPa至900MPa的值。

9.根据前述权利要求1、2、4、5和7中任一项所述的方法，其特征在于，

所述环绕区域(3)中所述第一组件(1)的抗拉强度减少到500MPa至800MPa的值。

10.根据前述权利要求1、2、4、5和7中任一项所述的方法，其特征在于，

所述环绕区域(3)中所述第一组件(1)的抗拉强度减少到550MPa至700MPa的值。

11.根据前述权利要求1、2、4、5和7中任一项所述的方法，其特征在于，

所述两个组件(1，6)在所述连接点(4)处利用电阻焊接和/或机械接合技术连接，所述电阻焊接具体为电阻点焊接，所述机械接合技术具体为冲孔铆接。

12.根据前述权利要求1、2、4、5和7中任一项所述的方法，其特征在于，

所述环绕区域(3)被设计成凸缘区域(2)的形式。