CN105555455A - 异种材料的接合 - Google Patents

异种材料的接合 Download PDF

Info

Publication number
CN105555455A
CN105555455A CN201480021904.0A CN201480021904A CN105555455A CN 105555455 A CN105555455 A CN 105555455A CN 201480021904 A CN201480021904 A CN 201480021904A CN 105555455 A CN105555455 A CN 105555455A
Authority
CN
China
Prior art keywords
packing material
described part
joint
recess
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480021904.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105555455B (zh
Inventor
约翰·爱德华·希尔
特伦斯·安东尼·德弗斯
吉恩弗朗克·嘎比安利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magna International Inc
Original Assignee
Magna International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magna International Inc filed Critical Magna International Inc
Publication of CN105555455A publication Critical patent/CN105555455A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105555455B publication Critical patent/CN105555455B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
    • B23K10/02—Plasma welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/211—Bonding by welding with interposition of special material to facilitate connection of the parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/322—Bonding taking account of the properties of the material involved involving coated metal parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/323—Bonding taking account of the properties of the material involved involving parts made of dissimilar metallic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0227—Rods, wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286—Al as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
    • B23K35/383—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/0203—Inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K9/232—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded of different metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/012—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of aluminium or an aluminium alloy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
    • B23K2103/166—Multilayered materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B23K2103/20—Ferrous alloys and aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/02—2 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/06—Coating on the layer surface on metal layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B32B2255/205—Metallic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/558—Impact strength, toughness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/1806—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing
    • B60R2019/1813—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of metal
    • B60R2019/182—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of metal of light metal, e.g. extruded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/1806—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing
    • B60R2019/1813—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of metal
    • B60R2019/1826—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of metal of high-tension steel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

提供了一种用于通过金属极惰性气体保护焊和冷金属过渡来将由铝材料形成的第一部分接合至由钢材料形成的第二部分的方法。铝填充材料在所述部分之间形成角焊缝接头并且提供了用于汽车车身应用的结构，例如，接合至钢的挤压箱连接件的铝的保险杠挤压件。第一部分包括用于隐藏接头的起点和终点的凹口。在第一部分与第二部分之间可以设置有由铝材料和钢材料的混合物形成的过渡板以提供凹口。第二部分可以包括将所述部分进一步接合在一起的机械紧固件。在另一实施方式中，第二部分包括多个凹窝并且沿着这些凹窝被焊接至第一部分。

Description

异种材料的接合
现有申请的交叉引用
该PCT专利申请要求于2013年4月19日提交的、名称为“JoiningofDissimilarMaterials(异种材料的接合)”的、序列号61/813,701的美国临时专利申请的权益，该申请的全部公开内容被视为本申请的公开内容的一部分并且在此通过引用而并入。
技术领域
本发明提供一种用于接合异种材料的方法，并且提供包括接合的异种材料的结构。
背景技术
汽车的车身部件常常包括接合在一起以实现最佳性能的异种材料。例如，保险杠组件可以包括由铝材料形成的用于与防撞梁连接的挤压件以及由钢材料形成的挤压箱连接件。异种材料通常通过自冲铆钉和粘合剂来接合。异种材料的这种接合允许保险杠组件实现足够的强度和轻的重量的要求。然而，自修补铆钉的使用在超高强度钢(UHSS)的情况下受到限制，这是由于用于容纳铆钉的孔必须形成在钢材料中。目前，孔仅在钢材料的强度小于600MPa的情况下可以形成在钢材料中。因而，仍需要更强、更有效并更具成本效益的接合异种材料的方法。
发明内容
本发明提供了一种用于以接合过程期间的低热量输入来接合异种材料的方法，并且提供了具有超常强度的接头。该方法不需要在钢材料中形成用于铆钉的孔，并且因而可以使用超高强度钢(UHSS)而不会在材料强度上受到限制。
根据一个实施方式，该方法包括提供由铝材料形成的第一部分，以及在第一部分中形成凹口。由钢材料形成的第二部分随后被沿着第一部分设置。该方法接着包括通过填充材料将第一部分接合至第二部分，其中，该接合的步骤通过将填充材料布置在凹口中而开始及终止。
本发明还提供了一种用于利用过渡板来接合异种材料的方法。该方法包括提供由铝材料形成的第一部分和由钢材料形成的第二部分；以及在第一部分与第二部分之间设置由铝材料和钢材料的混合物形成的过渡板。过渡板包括凹口，并且第一部分通过沿着过渡板延伸的填充材料而接合至第二部分，其中，接合步骤的开始和终止包括将填充材料布置在凹口中。
本发明还提供了一种用于接合异种材料的方法，该方法包括以下步骤：提供由铝材料形成的第一部分；提供由钢材料形成的第二部分；以及沿着第二部分的表面形成多个凹窝。该方法接着包括通过沿着凹窝进行焊接而将第一部分接合至第二部分。
本发明还提供了一种包括异种材料的结构，该结构包括由铝材料形成并包括凹口的第一部分；以及由钢材料形成并通过填充材料接合至第一部分的第二部分。由填充材料提供的接头开始于和终止于凹口中。
由本发明提供的另一结构包括由铝材料形成的第一部分，由钢材料形成的第二部分，以及设置在第一部分与第二部分之间的由铝材料和钢材料的混合物形成的过渡板。过渡板包括凹口，并且填充材料沿着过渡板延伸并且将第一部分接合至第二部分。由填充材料提供的接头开始于和终止于凹口中。
本发明还提供了一种结构，该结构包括由铝材料形成的第一部分，以及由钢材料形成并被焊接至第一部分的第二部分，其中，第二部分包括多个凹窝并被沿着所述凹窝焊接至第一部分。
附图说明
本发明通过参照结合附图考虑的以下详细描述而被更好地理解，将容易领会本发明的其他优点，在附图中：
图1是示例性保险杠组件的俯视图；
图1A是可以在图1的保险杠组件中使用的接头的一部分的放大视图；
图2示出了根据一个示例性实施方式的具有凹口的第一部分和通过填充材料而接合至第一部分的第二部分，其中，接头起于凹口中；
图3是用于金属极惰性气体(MIG)保护焊和冷金属过渡(CMT)过程的示例性焊枪；
图4是在根据一个示例性实施方式的对接头的抗拉强度与T4状态下铝材料的抗拉强度进行对比的图表；
图5至图16是根据示例性实施方式的通过机械紧固件和填充材料而接合至第二部分的第一部分的截面图；
图17A是根据另一示例性实施方式的设置在第一部分与第二部分之间的过渡板的俯视图；
图17B是图17A的结构的侧视图；
图18至图20是根据示例性实施方式的第一部分、第二部分和形成车身接头的填充材料的侧视图；
图21是在于第一部分与第二部分之间形成车身接头之前的第一部分和第二部分的侧视图；
图22A至图23B示出了根据其他示例性实施方式的其间形成有T接头的第一部分和第二部分；
图24A至图28B示出了根据其他示例性实施方式的由第一部分和第二部分提供的加强结构；
图29A至图30C示出了根据其他示例性实施方式的包括通过填充材料而点焊接至第二部分的第一部分的结构；以及
图31至图33示出了包括焊接至第一部分的第二部分的结构，其中，第二部分具有多个激光凹窝以增大接头的剪切强度。
具体实施方式
本发明提供了一种接合异种材料以形成结构20的方法，例如，由铝材料形成的第一部分22接合至由钢材料形成的第二部分24。与常规的接合方法相比，该方法可以提供具有超常抗拉强度的接头而需要低的热量。该方法通常被用来形成用于汽车车身应用的结构20，例如保险杠组件。图1提供了示例性的保险杠组件，其中，第一部分22为由铝形成的保险杠挤压件，第二部分24为由钢形成的挤压箱连接件。然而，本发明所提供的结构20可以替代性地用于各种其他汽车或非汽车应用中。
该方法首先包括提供由铝材料形成的第一部分22。第一部分22的设计和尺寸取决于制成的结构20的应用。例如，第一部分22可以是由铝材料制成的片、板、梁或柱。第一部分22可以通过多种不同的方法如铸造或挤压而形成。在图1的实施方式中，第一部分22为用于与防撞梁连接的保险杠挤压件。
第一部分22的铝材料可以是铝或任何类型的铝合金，例如4000系列铝合金。在一个实施方式中，铝材料为铝6016，铝6016包括具有0.25至0.60重量百分比(wt.％)的量的镁；1.0wt.％至1.5wt.％的量的硅；可选量的铬、铜、铁、锰、钛和锌；以及96.4wt.％至98.8wt.％的铝。在一个实施方式中，铝材料是硬化和自然老化的沉淀物，即，处于T4状态。
该方法接着还包括提供由钢材料形成的第二部分24。第二部分24的设计和尺寸取决于制成的结构20的应用。例如，第二部分24可以是由钢材料制成的板、梁或柱。然而，第二部分24的厚度优选地为2mm或更小。第二部分24可以通过各种不同的方法如铸造或挤压而形成。
第二部分24的钢材料可以是纯钢或任何类型的钢或钢合金。例如，钢材料可以是硼钢、双相(DP)钢、相变诱导塑性(TRIP)钢或超高强度钢(UHSS)。具有至少10μm的厚度的锌涂层优选地施用于钢材料。
该方法接着还包括沿着第一部分22布置第二部分24，并且通过填充材料26将第一部分22接合至第二部分24。图1A是由填充材料26形成的接头的放大视图，填充材料26可以位于图1的第一部分22与第二部分24之间。用来接合第一部分22和第二部分24的填充材料26优选地为铝材料，该铝材料与第一部分22的铝材料可以是相同的或不同的。在一个示例性实施方式中，填充材料26为4000系列铝合金。然而，填充材料26可以由替代铝材料的能够接合第一部分22和第二部分24的不同的材料而替代性地形成。
通过填充材料26来接合第一部分22和第二部分24的步骤通常包括焊接，例如，电弧焊接、等离子焊接、激光焊接或点焊接。填充材料26通常为施加至第一部分22与第二部分24之间的界面的熔融金属。当填充材料26为熔融的铝材料时，接合步骤通常包括将第一部分22焊接至填充材料26，并将第二部分24钎焊至填充材料26。如果所述部分被焊接，则焊接温度高到足以使填充材料26和第一部分22熔化——填充材料26和第一部分22通常均由铝形成并且具有类似的熔点——使得在第一部分22与填充材料26之间形成焊缝。然而，焊接温度小于由钢材料形成的第二部分24的熔点。因而，第二部分24用作吸热部，并且在第二部分24与填充材料26之间形成钎焊接头。图1A示出了铝填充材料26与第一部分22之间的焊缝，以及铝填充材料26与第二部分24之间的钎焊接头。第一部分22与第二部分24之间的由填充材料26形成的接头通常为角焊缝接头。此外，可以在将第一部分22和第二部分24与填充材料26接合之前将粘合剂和密封剂中的至少一者施用至第一部分22和第二部分24。粘合剂提供了额外的强度，并且密封剂防止了腐蚀。
接合第一部分22和第二部分24的方法优选地包括隐藏由填充材料26形成的接头的起点和终点，使得接头没有开始于或终止于载荷路径中。接头的起点和终点通过在与填充材料26接合之前在第一部分22中形成凹口28而被隐藏。于是接合步骤在开始时通过将填充材料26布置在凹口28中以及沿着第一部分22和第二部分24的界面施用填充材料26。这种技术能够与任何类型的熔焊或钎焊方法一起使用。图2示出了接头的起点，其中，填充材料26被布置在第一部分22的凹口28中，但接头的终点尚未设置在凹口8中。接合步骤通过将填充材料26再次布置在凹口28中而结束。因此，沿着第一部分22与第二部分24之间的界面的接头是连续的，并且与沿着载荷路径开始或终止的接头相比，提供了增强的强度。例如在结构20包括彼此间隔开的多个接头的情况下，第一部分22还可以包括多个凹口28。
在一个优选实施方式中，通过填充材料26来接合第一部分22和第二部分24的步骤包括金属极惰性气体(MIG)保护焊与冷却金属过渡(CMT)过程。在图3中示出了用于执行MIG保护焊与CMT的示例性焊接设备。MIG保护焊步骤包括通过将第一部分22和第二部分24靠着彼此设置在含防护气体如氩气、氦气或另外的惰性气体的大气中来保护部分22、24免遭例如氮气和氧气的大气气体。
MIG保护焊步骤还包括提供由填充材料26形成的线。送线器30将线从线轴或滚筒输送至焊枪32，如图3中所示。焊枪32包括接触稍端34，接触稍端34接收线并将线引向待接合的部分22、24。该线延伸到位于接触稍端34的端部处的自由端。线的自由端面向待接合的部分22、24并与待接合的部分22、24间隔开。接触稍端34或第一部分22和第二部分24接地，并且电源向线提供电流形式的能量以在线与待接合的部分22、24之间形成电弧。施加到线的电流导致线的自由端熔化，并且熔化的填充材料26沿着第一部分22和第二部分24的界面连续地被施用。来自线的熔化的填充材料26随后凝固以形成接头。MIG保护焊步骤通常与CMT过程一起进行，但MIG保护焊也可以在没有CMT过程的情况下进行。
CMT过程可以与各种类型的焊接一起使用，但通常与MIG保护焊或另一种电弧或等离子焊接一起使用。CMT过程包括对填充材料26的线提供电流以在线与待接合的部分之间形成电弧，这通常与MIG保护焊一起完成。然而，代替将填充材料26的线从焊枪32连续地施用到部分22、24的界面，该方法替代性地包括每次发生短路时使线远离界面而收回。收回步骤以高频率发生以沿着部分22、24的界面提供填充材料26的多个液滴。在CMT过程期间，线每秒移动达90次。因而，形成在线与部分22、24之间的电弧仅在短时期内产生热量。填充材料26的液滴沿着界面混合在一起并且凝固以形成连续的接头。CMT过程还提供了其他优点，例如，没有飞溅和更大的进动。CMT过程可以是自动的或手动的。
利用MIG保护焊与CMT过程来接合第一部分22和第二部分24的方法还提供了具有超常强度的接头。当铝材料被沉淀硬化并自然老化即处于T4状态时，由填充材料26形成的接头具有与由铝材料形成的第一部分22的抗拉强度的大约60％相等的抗拉强度。此外，通过MIG/CMT过程而形成的接头的长度和宽度大于常规焊接接头的长度和宽度。图4提供了与处于T4状态的铝材料相比的示出接头的抗拉强度的测试数据。接头的抗拉强度为近似150N/mm2。
除了由填充材料26提供的接头外，机械紧固件36也可以将第一部分22接合至第二部分24。机械紧固件36通常为独立于第一部分22和第二部分24的单独部件。然而，替代性地，第二部分24的一部分可以提供紧固件36的至少一部分。在一个实施方式中，第二部分24的提供机械紧固件26的部分延伸穿过第一部分22。图5至图16提供了通过填充材料26和机械紧固件36而接合至第二部分24的第一部分22的示例性实施方式。在图5至图16的实施方式中，第一部分22为由铝材料形成的板，第二部分24包括板或由涂覆有锌的钢材料形成的另一部件。紧固件36也可以具有各种不同的设计和尺寸。在图5至图16的实施方式中，由填充材料26形成的接头的起点和终点优选地被隐藏，如在图2的实施方式中。
在图5的实施方式中，紧固件36延伸穿过第一部分22和第二部分24。第一部分22为铝板，第二部分24为具有六角形头和外凸缘的涂覆有锌的钢螺母，并且机械紧固件36为涂覆有锌的钢螺栓。钢螺母和钢螺栓可以是螺纹的或无螺纹的，并且可以具有各种不同的直径，例如，5mm，6mm，8mm，10mm或12mm。钢螺母布置在铝板上，并且钢螺栓延伸穿过螺母的六角形头并且进入到铝板中。在图6中所示的另一实施方式中，涂覆有锌的钢螺栓接合铝板，但并没有延伸穿过铝板。图7的实施方式与图5的实施方式类似，除了涂覆有锌的钢螺母被键切割。在图7至图9的实施方式中，钢螺栓延伸穿过铝板。在图8和图9的实施方式中，钢螺母的一部分围绕钢螺栓延伸穿过铝板。
同样在图5至图9的实施方式中的各个实施方式中，填充材料26在铝板与钢螺母的外凸缘或侧部之间形成角焊缝接头。角焊缝接头优选地具有大约2mm的最大区域，并且钢螺母的外凸缘或侧部具有能够支承角焊缝接头的宽度。在图5至图7的实施方式中，角焊缝接头形成在铝板的一个侧部上，但在图8和图9的实施方式中，角焊缝接头形成在铝板的两个侧部上。
图10至图12提供了可以连同由填充材料26形成的角焊缝接头一起使用的其他示例性机械紧固件36。第二部分24提供了图10至图12的各个紧固件36的至少一部分。这些紧固件36优选地由具有锌涂层的钢材料形成，并且这些紧固件36可以为螺纹的或无螺纹的。
在图10的实施方式中，紧固件36为延伸穿过铝板的齐平安装螺母。齐平安装螺母的一个端部与铝板的一个侧表面对准，并且螺母的另一端部向铝板的相反的侧表面外延伸。由填充材料26提供的角焊缝接头位于铝板与螺母的向外延伸部之间。
在图11的实施方式中，紧固件36为延伸穿过铝板的对锁螺母(standoffnut)。对锁螺母向铝板的两个侧表面外延伸，并且角焊缝接头沿着对锁螺母的表面定位在铝板的两个侧部上。
在图12的实施方式中，紧固件36为延伸穿过铝板的管销。管销的头部布置在铝板的开口中，并且头部的一部分在铝板的一个侧部上向铝板外延伸。管销的另一端部向铝板的相反侧部外延伸。角焊缝接头位于管销的头部与铝板之间。
图13至图16提供了其他示例性实施方式，在所述其他示例性实施方式中，第一部分22为铝板，第二部分24为钢板，紧固件36为螺栓。第二部分24也可以被称为紧固件板。图13至图15的板和螺栓同样优选地由具有锌涂层的钢材料形成，并且可以是螺纹的或无螺纹的。紧固件板提供了与任何组合方式的螺栓或螺母的改善的对准。
图13和图14示出了被称为紧固件板的第二部分24，第二部分24位于铝板的一个侧部上并与一对管销对准。在图13中，管销延伸穿过加固件板和铝板；并且在图14中，管销延伸穿过紧固件板并接合铝板。由填充材料26提供的角焊缝接头形成在紧固件板的侧部与铝板的顶表面之间。
在图15和图16的实施方式中，紧固件板被挤压并设置在铝板上。在图15的实施方式中，紧固件36包括延伸穿过紧固件板并接合铝板的顶表面的一对螺栓。每个螺栓的顶部均与紧固件板的顶表面对准，并且角焊缝接头形成在紧固件板的侧部与铝板的顶表面之间。在图16的实施方式中，紧固件36包括延伸穿过紧固件板和穿过铝板的一对螺栓。每个螺栓的顶部均与紧固件板的顶表面对准。并且每个螺栓的底部均与铝板的底表面对准。每个螺栓的直径沿着铝板增大。角焊缝接头形成在紧固件板的底表面与铝板的侧部之间。
在又一实施方式中，该方法包括在用填充材料26接合第一部分22和第二部分24之前在第一部分22与第二部分24之间设置过渡板38，如图17A和图18B中所示。在该实施方式中，第一部分22为铝板，第二部分24为钢板。图17A是过渡板38和部分22、24的俯视图，而图17B是过渡板38和部分22、24的侧视图。过渡板38优选地由铝材料和钢材料的混合物形成，并且更优选地，过渡板38由用来形成第一部分22和第二部分24的相同材料形成。过渡板38提供了第一部分22和第二部分24之间的界面，并且接头沿着过渡板38延伸。在该实施方式中，用于隐藏接头的起点和终点的凹口28可以形成在过渡板38中而不是形成在第一部分22中，如图17A中所示。过渡板38优选地用于与MIG保护焊、点焊接或铆接接合。过渡板38的厚度和强度可以被调整成满足所要求的机械连接。此外，当使用过渡板38时，钢板可以被攻出螺纹。
本发明还提供了结构20，结构20包括由异种材料形成并接合在一起的部分22、24。结构20包括由铝材料形成的第一部分22和由钢材料形成的第二部分24，其中，第一部分22和第二部分24通过填充材料26而被接合在一起。在一个实施方式中，第一部分22包括凹口28，并且接头始于并终止于凹口28中。在其中结构20包括具有凹口28的过渡板38的另一实施方式中，接头始于并终止于过渡板38的凹口28中。因此，沿着第一部分22与第二部分24之间的界面的接头是连续的，并且该接头与沿着载荷路径开始或终止的接头相比提供了增强的强度。填充材料26优选地在第一部分22与第二部分24之间形成角焊缝接头。当使用MIG/CMT过程来形成接头时，填充材料26被熔焊至第一部分22并被钎焊至第二部分24。
第一部分22和第二部分24可以包括各种不同的其他设计和尺寸，使得完成的结构20可以被用于各种不同的应用中。图18至图30C示出了具有各种不同的设计的其他示例性结构20。
在图18的实施方式中，第一部分22为由铝形成的板，第二部分24为由钢形成的L形支架，并且填充材料26在第一部分22与第二部分24之间提供了角焊缝接头。在图19至图21的实施方式中，第一部分22为由铝形成的L形支架，第二部分24为由钢形成的L形支架，并且所述支架背对彼此。在图19的实施方式中，所述支架彼此偏移，并且填充材料26将铝支架的侧表面接合至钢支架的顶表面以提供偏置车身接头。在图20的实施方式中，支架也提供了偏置车身接头，但填充材料26除了将铝支架的侧表面接合至钢支架的顶表面之外，还将钢支架的侧表面接合至铝支架的底表面。在图21的实施方式中，支架竖向地对准并背对彼此。支架之间的界面可以沿着顶表面被倒圆，并且填充材料26可以设置在铝支架和钢支架的倒圆的表面之间以形成真正的车身接头。
在图22A和图22B的实施方式中，第一部分22为铝板并且第二部分24为钢板，钢板设置成垂直于铝板。填充材料26围绕钢板的基部并在钢板与铝板之间形成角焊缝接头。在图23A和图23B的实施方式中，钢板延伸穿过铝板，并且填充材料26在钢板与铝板之间、铝板的两侧上形成角焊缝接头。
图24A至图29B示出了各自包括有由填充材料26接合的第一部分22和第二部分24的加强结构20的示例。用来将第一部分22接合至第二部分24并提供加强结构20的方法优选地为MIG保护焊与CMT过程。
在图24A至图26B的实施方式中，第一部分22为铝挤压件，该铝挤压件设置有中空开口并包括延伸穿过挤压件的壁部的多个狭槽或孔。第二部分24为钢管，并且钢管滑入到铝挤压件的中空开口中。填充材料26沿着每个狭槽或孔将铝挤压件接合至钢管。在图24A和图24B的实施方式中，狭槽沿着铝挤压件的壁部竖向地延伸，并且填充材料26在每个狭槽的每侧上形成线迹。图24A示出了接合之前的铝挤压件和钢管，图24B示出了接合之后的结构20，并且图24C为结构20的俯视图。图25A和图25B的实施方式与图24A至图24C的实施方式相同，除了铝挤压件中的狭槽水平地延伸而非竖向地延伸，并且填充材料26绕每个狭槽的一部分连续地延伸。图26A至图26C示出了另一实施方式，此另一实施方式与图24和图25的实施方式类似，除了狭槽是圆形的，并且填充材料26绕每个狭槽的圆周连续地延伸。图26D是替代性实施方式，其中，由高强度钢形成的加强板40支承铝挤压件。结构20可以替代性地包括其他设计，其中，第一部分22围绕第二部分24并且包括使第二部分24露出的狭槽或孔，并且其中，接头沿着狭槽或孔布置。
图27A和图27B示出了另一加强结构20，其中，第一部分22为铝，而第二部分24为钢。第一部分22是包括沿着一个表面的平台的块体，而第二部分24为包括用于接纳平台的凹槽的板，如图27A中所示。填充材料26沿着突出部分布置以形成接头，如图27B中所示。
在图28A和图28B的实施方式中，第一部分22是由铝形成的管，第二部分24是由涂覆有锌的钢形成的管。钢管的直径小于铝管的直径，并且钢管滑入到铝管中。钢管向铝管外延伸，并且填充材料26绕铝管的外周连续地延伸以在钢管与铝管之间形成接头。所述管被示出为具有筒形形状，但替代性地，所述管也可以具有圆形的、正方形的、矩形的、六边形的形状。第二部分24还可以是由钢材料形成的杆。图28A示出了接合之前的部分22、24，而图28B示出了接合之后的部分22、24。
图29A至图30C示出了另一实施方式，其中，填充材料26沿着两个部分22、24之间的界面在单个点处形成点焊点，而不是沿着界面连续地延伸的接头。点焊点通常与两个部分22、24之间的粘结剂结合使用。例如，点焊点可以布置在整个结构20上以提供刚性，直到粘结剂固定下来为止。结构20还可以包括加强板40。在图30A至图30C中，凹口28形成在第一部分22中，并且点焊点布置在凹口28中，使得点焊点在接头的剪切平面外。凹口28优选地包括使附接区域增大的半径。
图31和图32示出了又一实施方式，该又一实施方式提供了所述两个部分22、24之间的接头的增大的剪切强度。该实施方式的方法包括沿着第二部分24形成多个凹窝42或升起表面、之后在不使用填充材料26的情况下将第一部分22沿着凹窝42或升起表面区域点焊到第二部分24。通常使用激光来沿着第二部分24的表面以每秒12个凹窝的速率形成凹窝42。凹窝42可以成多群布置，其中，每群包括12个凹窝42，并且凹窝42彼此间隔开1mm。替代性地，可以使用滚花或销冲头来沿着第二部分24形成升起表面，而不是激光造出凹窝。如图31中所示，施加至有凹窝的或升起的表面区域的点焊步骤可以是2T过程，如图32中所示，或者可以是3T过程。也可以将粘合剂施用于部分22、24，但并不是必须的。
图31和图32中所示的过程允许非破坏性测试(NDT)检查。此外，在点焊接期间，铝遵从钢，并且钢用作热源。有凹窝的或升起的钢表面在力作用下并在于点焊接步骤期间发生传导时锁定到熔融铝中。当钢表面温度上升到大约600℃时，铝被液化并且钢凹窝42或升起表面嵌入铝材料中。铝材料随后凝固并保持锁定至钢材料。
图33示出了另一实施方式，其中，由铝填充材料26提供的接头的剪切强度通过在将第一部分22焊接——优选地借助于MIG保护焊——至第二部分24之前沿着钢的第二部分24形成凹窝42或升起表面而增大。熔融铝填充材料26施用至第二部分24的有凹窝的或升起的钢表面以形成角焊缝接头。当铝凝固时，在铝填充材料26与钢的第二部分24之间形成嵌入锁定。
明显地，本发明的许多改型和变型根据上述教示是可能的，并且除了具体描述的外可以在所附权利要求的范围内实施。

Claims (15)

1.一种用于接合异种材料的方法，所述方法包括：
提供第一部分，所述第一部分由铝材料形成并且包括凹口；
沿着所述第一部分设置由钢材料形成的第二部分；以及
通过填充材料将所述第一部分接合至所述第二部分，其中，所述接合的步骤通过将所述填充材料设置在所述凹口中而开始及结束。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接合的步骤包括冷金属过渡过程，并且所述冷金属过渡过程包括提供由所述填充材料制成的线，所述线具有与所述第一部分和所述第二部分间隔开的自由端部；
向所述线提供电流以使所述线的所述自由端部熔化并在所述线与所述部分之间形成电弧；以及
每当发生短路时使所述线远离所述部分而收回以形成所述填充材料的多个液滴。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述填充材料是铝材料，并且所述接合的步骤包括将所述填充材料焊接至所述第一部分以及将所述填充材料钎焊至所述第二部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接合的步骤包括将所述填充材料以金属极惰性气体保护焊接方式、等离子焊接方式或激光焊接方式焊接至所述第一部分和所述第二部分。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述接合的步骤包括金属极惰性气体(MIG)保护焊，并且所述MIG保护焊的步骤包括将所述部分布置在含惰性气体的大气中以保护所述部分免遭氮气和氧气影响；提供由所述填充材料制成的线，所述线具有与所述第一部分和所述第二部分间隔开的自由端部；向所述线提供电流以在所述线与所述部分之间形成电弧而使所述线的所述自由端部熔化；以及将所熔化的线施加至所述部分。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接合的步骤还包括将所述第一部分机械地固定至所述第二部分。
7.一种用于接合异种材料的方法，所述方法包括：
提供由铝材料形成的第一部分；
提供由钢材料形成的第二部分；
在所述第一部分与所述第二部分之间设置由铝材料和钢材料的混合物形成的过渡板，其中，所述过渡板包括凹口；以及
通过沿着所述过渡板延伸的填充材料来将所述第一部分接合至所述第二部分，其中，所述接合的步骤的开始和终止包括将所述填充材料布置在所述凹口中。
8.一种用于接合异种材料的方法，所述方法包括：
提供由铝材料形成的第一部分；
提供由钢材料形成的第二部分；
沿着所述第二部分的表面形成多个凹窝；以及
通过沿着所述凹窝进行焊接来将所述第一部分接合至所述第二部分。
9.一种包括异种材料的结构，所述结构包括：
第一部分，所述第一部分由铝材料形成并且包括凹口；以及
第二部分，所述第二部分由钢材料形成并且通过填充材料接合至所述第一部分，其中，由所述填充材料提供的接头开始于且终止于所述凹口中。
10.根据权利要求9所述的结构，其中，所述第二部分包括在所述钢材料上的涂覆锌层。
11.根据权利要求9所述的结构，其中，所述第一部分是保险杠挤压件，并且所述第二部分是用于挤压箱的连接件。
12.根据权利要求9所述的结构，其中，所述第二部分包括机械紧固件并且延伸穿过所述第一部分。
13.根据权利要求9所述的结构，其中，所述第一部分围绕所述第二部分并且包括使所述第二部分暴露的狭槽，并且所述接头沿着所述狭槽布置。
14.一种包括异种材料的结构，所述结构包括：
第一部分和第二部分，所述第一部分由铝材料形成，所述第二部分由钢材料形成；
过渡板，所述过渡板由铝材料和钢材料的混合物形成并且设置在所述第一部分与所述第二部分之间，所述过渡板包括凹口；以及
填充材料，所述填充材料沿着所述过渡板延伸并且将所述第一部分接合至所述第二部分，其中，由所述填充材料提供的接头开始于且终止于所述凹口中。
15.一种包括异种材料的结构，所述结构包括：
第一部分，所述第一部分由铝材料形成；以及
第二部分，所述第二部分由钢材料形成并被焊接至所述第一部分，其中，所述第二部分包括多个凹窝并且沿着所述凹窝被焊接至所述第一部分。
CN201480021904.0A 2013-04-19 2014-04-18 异种材料的接合 Active CN105555455B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361813701P 2013-04-19 2013-04-19
US61/813,701 2013-04-19
PCT/US2014/034641 WO2014172629A1 (en) 2013-04-19 2014-04-18 Joining of dissimilar materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105555455A true CN105555455A (zh) 2016-05-04
CN105555455B CN105555455B (zh) 2018-10-26

Family

ID=51731872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480021904.0A Active CN105555455B (zh) 2013-04-19 2014-04-18 异种材料的接合

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10456850B2 (zh)
CN (1) CN105555455B (zh)
CA (1) CA2909718C (zh)
DE (1) DE112014002007T5 (zh)
WO (1) WO2014172629A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107743667A (zh) * 2015-09-11 2018-02-27 宝马股份公司 用于铝构件的接地端子
CN107824950A (zh) * 2017-12-06 2018-03-23 吉林大学 一种钢‑铝异种材料等离子弧焊接方法
CN107999962A (zh) * 2017-11-24 2018-05-08 哈尔滨工业大学 一种双cmt/双丝cmt辅助的激光焊接方法
CN108465908A (zh) * 2018-03-27 2018-08-31 上海工程技术大学 一种轻量化铝-钢液力变矩器壳体环焊缝焊接方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2808117B8 (de) * 2013-05-28 2016-06-15 MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik AG & Co KG Verfahren zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen einer hochfesten Aluminiumlegierung mit Kupferanteil und einem anderen Teil unter Verwendung von CMT-Schweissen
DE102014201976A1 (de) * 2014-02-04 2015-08-06 Böllhoff Verbindungstechnik GmbH Stanzniet
US9884597B2 (en) * 2014-04-28 2018-02-06 Shape Corp. Multi-strip beam-forming apparatus, method, and beam
CN104668791B (zh) * 2014-12-09 2017-01-04 上海航天精密机械研究所 同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接方法及装置
CN104551391B (zh) * 2014-12-25 2017-03-01 北京石油化工学院 一种激光增强水下gmaw熔滴过渡控制方法
US10584727B2 (en) 2016-11-03 2020-03-10 Ford Global Technologies, Llc Multi-material restrainer joint
DE102016122198A1 (de) * 2016-11-18 2018-05-24 Wickeder Westfalenstahl Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes, sowie Verbundwerkstoff
CN108453354A (zh) * 2018-03-07 2018-08-28 上海工程技术大学 一种适用于铝合金的对接焊接工艺
JP6581686B1 (ja) * 2018-03-30 2019-09-25 株式会社Uacj バンパー構造体
CN108856983A (zh) * 2018-07-10 2018-11-23 湖南机电职业技术学院 一种冷金属过渡焊接工艺
WO2020023863A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-30 Magna International Inc. Method for low cost joining of high pressure die cast aluminum
CN110026650B (zh) * 2019-05-21 2020-07-10 西南交通大学 一种基于多cmt系统的异种材料复合结构增材制造方法
CN110253112B (zh) * 2019-07-12 2022-09-13 中船桂江造船有限公司 一种917钢板+1Cr18Ni9Ti异种钢焊接方法
CN110405316B (zh) * 2019-07-19 2021-02-02 清华大学 提高时效强化铝合金熔化焊接头拉伸性能的方法
US11590911B2 (en) 2019-07-26 2023-02-28 Shape Corp. Hybrid bumper assembly for a vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006159253A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Kobe Steel Ltd 鉄系材料とアルミニウム系材料とを接合した異材接合継手
US20100237639A1 (en) * 2009-03-18 2010-09-23 Christian Handing Bumper system
CN102049591A (zh) * 2010-12-29 2011-05-11 上海交通大学 轻金属与镀层钢板的异种金属点焊系统及其焊接方法
CN102500853A (zh) * 2011-10-14 2012-06-20 兰州理工大学 铝/钢异种金属冷金属过渡连接方法
US20130092667A1 (en) * 2009-01-13 2013-04-18 Lincoln Global, Inc. Method and System to Start and Use Combination Filler Wire Feed and High Intensity Energy Source for Welding

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1330241A (en) 1918-06-14 1920-02-10 Thomson Spot Welder Company Method of joining metal
US1330800A (en) 1918-07-26 1920-02-17 Thomson Spot Welder Company Method of securing plates
US2464622A (en) 1945-06-08 1949-03-15 Glenn L Martin Co Method of forming riveted joints
US2730599A (en) 1952-07-03 1956-01-10 Ronay Bela Pressure welding by induction heating
US3524042A (en) 1967-02-17 1970-08-11 Gen Electric Method of making mechanical and welded joint
JP2954476B2 (ja) 1994-01-28 1999-09-27 新日本製鐵株式会社 鉄系金属材料とアルミニウム系金属材料との接合方法
JPH09174249A (ja) 1995-12-26 1997-07-08 Akane:Kk 異種材料の接合方法
US5828028A (en) 1996-06-24 1998-10-27 Cecil; Dimitrios G. Hot forging method and apparatus
JPH11129077A (ja) 1997-10-29 1999-05-18 Miyachi Technos Corp 抵抗溶接電源装置
US6417490B1 (en) 1997-11-17 2002-07-09 Technische Universitaet Dresden Method and device for thermally supporting mechanical joints
US6325584B1 (en) 1999-03-30 2001-12-04 Richard Bergner Gmbh Self-piercing rivet
US6253989B1 (en) * 2000-01-18 2001-07-03 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Press fit joint with puddle weld retention
JP3543267B2 (ja) 2000-05-31 2004-07-14 福井鋲螺株式会社 アルミ製打込みリベット
US6769595B2 (en) 2000-12-20 2004-08-03 Alcoa Inc. Friction plunge riveting
US6732420B2 (en) 2002-03-08 2004-05-11 General Motors Corporation Method for riveting metal members therewith
US6694597B2 (en) 2002-03-08 2004-02-24 General Motors Corporation Method for riveting metal members
US20040056001A1 (en) 2002-09-24 2004-03-25 Delphi Technologies Inc. Deformation resistance welding of sheet metal, tubes, and similar shapes
TWI248846B (en) * 2003-01-29 2006-02-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Electric arc welding method
US6836948B2 (en) 2003-02-05 2005-01-04 General Motors Corporation Method of joining a sheet metal part to a metal tube
US20050129971A1 (en) * 2003-12-15 2005-06-16 Ping Steven W. Transition inserts and methods for joining dissimilar metals
US7267736B2 (en) 2003-12-18 2007-09-11 General Motors Corporation Method of joining dissimilar materials
DE102004003909B4 (de) 2004-01-27 2010-09-09 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Pressschweißverfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer Bleche oder Profilteile, insbesondere eines Karosseriesegments, dessen Verwendung sowie Karosseriesegment
US6988651B2 (en) 2004-02-17 2006-01-24 General Motors Corporation Friction stir rivet drive system and stir riveting methods
US20050211747A1 (en) 2004-03-23 2005-09-29 Pei-Chung Wang Metal transfer in arc welding
WO2007137367A1 (en) 2006-05-31 2007-12-06 Cast Crc Limited A method and apparatus for joining metals using self piercing rivets with preheating
ATE537052T1 (de) * 2007-03-28 2011-12-15 Kobe Steel Ltd Strukturelement aus verschiedenen materialien
JP2009285678A (ja) 2008-05-28 2009-12-10 Kobe Steel Ltd 鋼材と軽合金材との異材接合方法および異材接合体、鋼材との異材接合用軽合金材、鋼材と軽合金材との異材接合用リベット。
US8250728B2 (en) 2008-07-28 2012-08-28 GM Global Technology Operations LLC Method of joining with self-piercing rivet and assembly
US20100083481A1 (en) 2008-10-08 2010-04-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for attaching magnesium panels using self-piercing rivet
US8087149B2 (en) 2008-10-09 2012-01-03 GM Global Technology Operations LLC Self-piercing rivet and method of joining with bonded riveted joints
US9321116B2 (en) * 2009-03-05 2016-04-26 United Technologies Corporation Cold metal transfer gas metal arc welding apparatus and method of operation
DE102010047032A1 (de) 2010-09-30 2012-04-05 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zum Verbinden zweier metallischer Elemente und Verbindungswerkzeug
DE102011117962A1 (de) 2011-11-07 2013-05-08 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Werkzeug und Verfahren zum Fügen von Materiallagen
CA2936412A1 (en) 2014-02-11 2015-08-20 Magna International Inc. Method of joining dissimilar materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006159253A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Kobe Steel Ltd 鉄系材料とアルミニウム系材料とを接合した異材接合継手
US20130092667A1 (en) * 2009-01-13 2013-04-18 Lincoln Global, Inc. Method and System to Start and Use Combination Filler Wire Feed and High Intensity Energy Source for Welding
US20100237639A1 (en) * 2009-03-18 2010-09-23 Christian Handing Bumper system
CN102049591A (zh) * 2010-12-29 2011-05-11 上海交通大学 轻金属与镀层钢板的异种金属点焊系统及其焊接方法
CN102500853A (zh) * 2011-10-14 2012-06-20 兰州理工大学 铝/钢异种金属冷金属过渡连接方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BUCK SCHEVO: "用于连接异种金属的工业焊接技术", 《兵器材料科学与工程》 *
余刚: "铝钢异种金属冷金属过渡技术焊接性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107743667A (zh) * 2015-09-11 2018-02-27 宝马股份公司 用于铝构件的接地端子
US10411365B2 (en) 2015-09-11 2019-09-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ground connection for an aluminium component
CN107743667B (zh) * 2015-09-11 2019-09-10 宝马股份公司 用于铝构件的接地端子
CN107999962A (zh) * 2017-11-24 2018-05-08 哈尔滨工业大学 一种双cmt/双丝cmt辅助的激光焊接方法
CN107999962B (zh) * 2017-11-24 2019-04-16 哈尔滨工业大学 一种双cmt/双丝cmt辅助的激光焊接方法
CN107824950A (zh) * 2017-12-06 2018-03-23 吉林大学 一种钢‑铝异种材料等离子弧焊接方法
CN107824950B (zh) * 2017-12-06 2020-05-05 吉林大学 一种钢-铝异种材料等离子弧焊接方法
CN108465908A (zh) * 2018-03-27 2018-08-31 上海工程技术大学 一种轻量化铝-钢液力变矩器壳体环焊缝焊接方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10875115B2 (en) 2020-12-29
WO2014172629A1 (en) 2014-10-23
US10456850B2 (en) 2019-10-29
CA2909718A1 (en) 2014-10-23
CN105555455B (zh) 2018-10-26
US20160059340A1 (en) 2016-03-03
DE112014002007T5 (de) 2016-01-21
US20200061731A1 (en) 2020-02-27
CA2909718C (en) 2021-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105555455A (zh) 异种材料的接合
US7700198B2 (en) Dissimilar material weld joint formed by joining iron type material and aluminum type material, and weld joining method
US7842900B2 (en) Process for joining using a laser beam
US20210388859A1 (en) Joint structure
WO2019167502A1 (ja) 異材接合用アーク溶接法
Lei et al. Cold metal transfer spot welding of 1 mm thick AA6061-T6
CN104228975A (zh) 一种具有特制钢-铝型材连接件的汽车
CN102145439A (zh) 钢与铝合金异质电阻钎焊方法
EP3438473B1 (en) Joint structure
JP2006159253A (ja) 鉄系材料とアルミニウム系材料とを接合した異材接合継手
JP5556742B2 (ja) 電池端子の接合方法
Harati et al. Laser welding of aluminum battery tab to variable Al/Cu busbars in Li-ion battery joint
Török et al. Main characteristics of fusion and pressure welding of aluminium alloys
JP5674355B2 (ja) アルミニウム材の溶接方法
Ju et al. Aluminum arc welding technology to improve quality and productivity of electric vehicles
JP2009056492A (ja) 異材接合体及びその製造方法
Standfuss et al. Laser-multi-pass-welding of aluminiun and steel with sheet thickness above 50 mm
JP2019188921A (ja) 複合タンク
CN204150124U (zh) 一种具有特制钢-铝型材连接件的汽车
JP5600652B2 (ja) 異種金属接合方法
WO2023054424A1 (ja) 溶接構造、電子部品モジュール、および溶接方法
WO2023027042A1 (ja) 異材接合用アークスポット溶接法、及び、異材溶接継手
TR202017699U5 (tr) İçten dişli saplama bağlantı elemanı kaynak yöntemi
JP2001096392A (ja) 薄鋼板のアーク溶接用ソリッドワイヤ及びそれを用いた溶接方法
CA2884032A1 (en) Aluminium welding filler metal, casting and wrought metal alloy

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant