CN111151854B - 提高铝钢焊接接头的机械性能 - Google Patents

Abstract

一种对包括钢工件和铝工件的工件堆叠进行电阻点焊的方法包括：将铝贴片粘附到钢工件的接合表面；将铝工件定位在铝贴片和钢工件上以组装工件堆叠；使电流通过工件堆叠以产生熔融铝焊池；以及终止电流的通过，以使熔融铝焊池凝固成通过铝贴片将钢工件和铝工件结合在一起的焊接接头。本文还公开了一种工件堆叠，其具有焊接接头，所述焊接接头通过铝贴片将铝工件和钢工件结合在一起。焊接接头与钢工件的接合表面建立结合界面，并且铝贴片在焊接接头周围粘附到钢工件的接合表面。

Description

提高铝钢焊接接头的机械性能

技术领域

本公开涉及一种提高铝钢焊接接头的机械性能的方法。

背景技术

一些工业在制造较大组件期间利用电阻点焊将两个或更多个金属工件接合在一起。长期以来电阻点焊一直用于将类似组成的金属工件熔焊在一起，例如两个或更多个钢工件或两个或更多个铝工件的堆叠。然而，近来，已经开发出电阻点焊方法，其能够将例如钢工件和重叠的铝工件的异种金属工件结合在一起。例如，在提供异种金属工件进行焊接时对此类异种金属工件的堆叠进行电阻点焊的能力为汽车工业提供了更大的灵活性，使得能在不明显增加整体制造复杂性的情况下在车辆结构内在特别定制的位置使用黑色金属和有色金属。除汽车工业之外的其它工业也可以受益于可靠地对包含异种金属工件的工件堆叠进行电阻电焊的能力。这些其它工业可以包含航空航天、海运、铁路、建筑施工和工业设备行业(仅举几例)。

电阻点焊是一种金属接合工艺，其依赖于瞬时通过重叠的金属工件的电流在焊接位置加热并接合工件。为了实施这种焊接工艺，需将两个相对的焊接电极夹紧在工件堆叠的相对侧上的对准点处，并使电流在相对的电极焊接面之间通过两个或更多重叠的金属工件。对此电流流动的抵抗在金属工件内并在金属工件的接合界面处产生热量。以电阻方式产生的热量迅速形成，并且足够充分地集中以熔化一个或多个重叠的金属工件。当工件堆叠包含钢工件和相邻的重叠铝工件时，在这两个工件的接合界面处产生的热量以及在更耐电阻和耐热的钢工件内产生的热量在铝工件内产生熔融铝焊池。熔融铝焊池不消耗钢工件和铝工件之间的接合界面，而是扩散并润湿钢工件的相邻接合表面。最后，在冷却时，熔融铝焊池凝固成焊接接头，将钢工件和铝工件界面结合或钎焊在一起。

当使用电阻点焊来接合相邻的钢工件和铝工件时，在钢工件中获得的高温以及钢工件暴露于熔融铝焊池中会导致形成Fe-Al金属间化合物。因此，凝固的焊接接头通常包含沿相邻钢工件的接合表面设置并与之邻接的Fe-Al金属间化合物层。此层坚硬且易碎，特别是与焊接接头的较软和较坚韧的铝熔核部分相比，其穿入并且时常穿过铝工件并构成绝大多数接头。如果当钢或铝工件中的任一个或两个发生变形或焊接接头以其它方式承受负荷时应力转移到Fe-Al金属间化合物层，则脆性Fe-Al金属间化合物层可能会破裂和断裂，从而导致接头的界面破坏和相应的低强度性能(在剥离试验和交叉张力试验中最突出)，尽管事实是接头可能原本在结构上是合理的。因此，可以有助于隔离和保护Fe-Al金属间化合物层同时还可能减轻氧化膜缺陷的电阻点焊技术将有助于可靠地产生具有良好机械性能的焊接接头。

发明内容

根据本公开的一个实施例的对包含钢工件和铝工件的工件堆叠进行电阻点焊的方法包括若干步骤。在一个步骤中，将铝贴片粘附到钢工件的接合表面。在另一步骤中，将铝工件定位在铝贴片和钢工件上以组装工件堆叠，其中铝贴片设置在铝工件的接合表面与钢工件的接合表面之间。所述工件堆叠具有第一侧和相对的第二侧。所述第一侧由铝工件表面提供，且所述第二侧由钢工件表面提供。在另一步骤中，将第一焊接电极的焊接面压在工件堆叠的第一侧上。在又一步骤中，将第二焊接电极的焊接面压在工件堆叠的第二侧上，以与第一焊接电极的焊接面处于面对准。在又一步骤中，使电流在第一焊接电极的焊接面与第二焊接电极的焊接面之间通过，以产生熔融铝焊池，所述熔融铝焊池穿透铝贴片并穿入铝工件。熔融铝焊池消耗铝贴片的一部分以润湿钢工件的接合表面的暴露部分。在另一步骤中，终止电流的通过，使得所述熔融铝焊池凝固成焊接接头，所述焊接接头通过铝贴片将铝工件结合到钢工件。所述焊接接头与钢工件的接合表面的暴露部分建立结合界面，另外，在铝工件与铝贴片之间形成缺口根部，并且所述缺口根部移离钢工件的接合表面。

上述方法可以包含额外的步骤或进行进一步定义。例如，铝贴片可以由非合金铝，包含至多1.8wt％锰的铝锰合金，或包含至多15wt％硅的铝硅合金组成。作为另一实例，所述铝贴片可以是铝垫片，所述铝垫片具有第一面部表面和相对的第二面部表面。将铝垫片粘附到钢工件可以包括将铝垫片预焊接到钢工件，从而形成将铝垫片结合到钢工件的支撑焊接接头。铝垫片可以由非合金铝，包含至多1.8wt％锰的铝锰合金，或包含至多15wt％硅的铝硅合金组成。再者，电流的通过所产生的熔融铝焊池可以穿过支撑焊接接头，使得在凝固时，所得的焊接接头被支撑焊接接头的未消耗部分包围。在焊接接头与钢工件的接合表面的暴露部分之间建立的结合界面被在支撑焊接接头的未消耗部分与焊接接头外部的钢工件的接合表面之间建立的结合界面包围。可以在铝垫片与钢工件之间在支撑焊接接头之外且在邻近于支撑焊接接头处形成缺口根部。

在上述方法的各种实现方式中，钢工件的外部外表面可以在工件堆叠的第二侧构成钢工件表面，并且铝工件的外部外表面可以在工件堆叠的第一侧构成铝工件表面。另外，铝贴片可以是铝涂层。将所述铝涂层粘附到钢工件的接合表面可以包括将铝涂层沉积到钢工件的接合表面上。在另一实现方式中，铝贴片可以是具有第一面部表面和相对的第二面部表面的铝垫片，并且将所述铝垫片粘附到钢工件的接合表面包括：(1)在铝垫片的第二面部表面与钢工件的接合表面之间施加可固化粘合剂层，然后(2)在终止电流的通过以使熔融铝焊池凝固成将铝工件结合到钢工件的焊接接头之后，固化可固化粘合剂层，以便将铝垫片的第二面部表面粘附地结合到钢工件的接合表面上。

根据本公开的另一实施例的对包含钢工件和铝工件的工件堆叠进行电阻点焊的方法包括若干步骤。在一个步骤中，将铝垫片预焊接到钢工件以在所述铝垫片内形成支撑焊接接头，所述支撑焊接接头与钢工件的接合表面建立结合界面。在另一步骤中，将铝工件定位在铝垫片和钢工件上以组装工件堆叠，其中所述铝贴片设置在铝工件的接合表面与钢工件的接合表面之间。所述工件堆叠具有第一侧和相对的第二侧。第一侧由铝工件表面提供，且第二侧由钢工件表面提供。在另一步骤中，将第一焊接电极的焊接面压在工件堆叠的第一侧上。在又一步骤中，将第二焊接电极的焊接面压在工件堆叠的第二侧上，以面对准第一焊接电极的焊接面。在又一步骤中，使电流在第一焊接电极的焊接面与第二焊接电极的焊接面之间通过，以产生熔融铝焊池，所述熔融铝焊池穿透支撑焊接接头内的铝垫片并穿入铝工件。所述熔融铝焊池消耗支撑焊接接头的一部分，包含支撑焊接接头的结合界面的一部分，以润湿钢工件的接合表面的暴露部分。在另一步骤中，终止电流的通过，使得熔融铝焊池凝固成焊接接头，所述焊接接头通过铝垫片将铝工件结合到钢工件上。焊接接头被支撑焊接接头的未消耗部分包围，并与钢工件的接合表面的暴露部分建立结合界面。另外，在铝工件与铝垫片之间形成缺口根部，并且所述缺口根部移离钢工件的接合表面。

上述实施例的方法可以包含额外的步骤或进行进一步定义。例如，将铝垫片预焊接到钢工件可以包含若干步骤。在一个步骤中，将铝垫片抵靠钢工件的接合表面放置。铝垫片具有第一面部表面和第二面部表面，所述第二面部表面接触钢工件的接合表面。在另一步骤中，将第一焊接电极的焊接面压在铝垫片的第一面部表面上。在又一步骤中，将第二焊接电极的焊接面压在钢工件的外部外表面上，以面对准第一焊接电极的焊接面。在又一实施例中，使电流在第一焊接电极的焊接面与第二焊接电极焊接面之间通过，并且通过钢工件和铝垫片，以在铝垫片内产生熔融铝焊池。在铝垫片内产生的熔融铝焊池润湿钢工件的接合表面。另外，在另一步骤中，终止电流的通过，以使得在铝垫片内产生的熔融铝焊池凝固成支撑焊接接头。

在上述方法中采用的铝垫片可以由非合金铝，包含至多1.8wt％锰的铝锰合金，或包含至多15wt％硅的铝硅合金组成。另外，可以在铝垫片与钢工件之间在支撑焊接接头之外且在邻近于支撑焊接接头处形成缺口根部。再者，在各种实现方式中，钢工件的外部外表面可以在工件堆叠的第二侧上构成钢工件表面，并且铝工件的外部外表面可以在工件堆叠的第一侧上构成铝工件表面。

根据本公开的又一实施例的工件堆叠包括若干特征。所述工件堆叠包含：具有接合表面的钢工件；铝工件，所述铝工件与钢工件重叠并且具有接合表面，所述接合表面面对钢工件的接合表面；铝贴片，所述铝贴片设置在钢工件与铝工件之间；以及焊接接头，所述焊接接头将铝工件和钢工件结合在一起。焊接接头与钢工件的接合表面建立结合界面，并且延伸穿过铝贴片并延伸至铝工件中。此外，铝贴片在焊接接头外部和周围粘附到钢工件的接合表面。在一个实现方式中，铝贴片是通过支撑焊接接头的未消耗部分焊接到钢工件的铝垫片，所未消耗部分延伸到铝垫片中并包围焊接接头。支撑焊接接头的未消耗部分与钢工件的接合表面建立结合界面，所述结合界面包围在焊接接头与钢工件的接合表面的暴露部分之间建立的结合界面。

附图说明

图1是根据本公开一个实施例的在通过一对焊接电极将垫片预焊接到钢工件期间钢工件和呈铝垫片形式的铝贴片的高视角横截面图；

图2是根据本公开一个实施例的在图1中描绘的钢工件和铝垫片在与相对于钢工件定位的铝工件预焊接在一起之后使得铝垫片设置在铝工件与钢工件之间以提供工件堆叠的高视角横截面图；

图3是根据本公开一个实施例的在图2中描绘的工件堆叠与一对焊接电极的高视角横截面图，所述一对焊接电极在堆叠的电阻点焊期间使电流通过工件堆叠，从而形成通过铝垫片将钢工件和铝工件结合在一起的焊接接头；

图4是根据本公开一个实施例的在图3中描绘的工件堆叠在已经形成将钢工件和铝工件结合在一起的焊接接头并已从堆叠中移除焊接电极之后的高视角横截面图；

图5是根据本公开一个实施例的在图4中描绘的工件堆叠的局部放大横截面图，示出已在铝垫片与铝工件之间围绕焊接接头形成的缺口根部；

图6是根据本公开另一实施例的钢工件和呈铝涂层形式的铝贴片的高视角横截面图，所述铝涂层已沉积到钢工件的接合表面上并冶金结合到其上；

图7是包含如图6中描绘的钢工件和铝涂层的工件堆叠连同另一铝工件的局部放大横截面图，所述另一铝工件相对于钢工件定位，使得铝涂层设置在钢工件与铝工件之间，其中在此处示出的工件堆叠是在点焊之后，并且示出已在铝涂层与铝工件之间围绕焊接接头形成的缺口根部；

图8是根据本公开另一实施例的工件堆叠的高视角横截面图，所述工件堆叠包含钢工件、通过固化的粘合剂层粘附地结合到钢工件的接合表面的铝垫片、以及铝工件，所述铝工件相对于钢工件定位使得铝垫片位于铝工件与钢工件之间；以及

图9是图8中描绘的工件堆叠在点焊之后的局部放大横截面图，且示出已在铝垫片与铝工件之间围绕焊接接头形成的缺口根部，以及已在铝垫片与钢工件之间围绕焊接接头形成的缺口根部。

具体实施方式

当对包含钢工件和相对的相邻铝工件的工件堆叠进行电阻点焊时，通过使用介于中间的铝贴片在铝贴片与上覆铝工件之间形成缺口根部，可以为将这两个相邻工件结合或钎焊在一起的焊接接头提供更一致可靠的机械性能。此缺口根部包围焊接接头并且被移离钢工件的接合表面。另外，如下文将进一步说明的，每当加载焊接接头时，可以进行设置以将应力转移到在铝贴片与铝工件之间建立的缺口根部，这又保护沿着焊接接头与钢工件的结合界面形成的Fe-Al金属间化合物层免受部分或全部所述应力，以辅助避免Fe-Al金属间化合物层的断裂和过早的接头破损。与原本在不存在铝贴片的情况下可能的实践相比，所述贴片还使得各种铝工件能够通过铝贴片接合到钢工件。

铝贴片粘附到钢工件的接合表面，所述接合表面在组装和焊接的工件堆叠中与铝工件面对。例如，铝贴片可以是铝垫片，其通过在预焊接期间形成的支撑焊接接头结合到钢工件的接合表面。在另一实例中，铝贴片可以是铝垫片，其通过在点焊之后交联的固化粘合剂层粘附地结合到接合表面。在又一实例中，铝贴片可以是铝涂层，其冶金结合到钢工件的接合表面。可以使用例如热喷涂和冷喷涂的涂覆工艺来沉积铝涂层。通过在对工件堆叠进行点焊之前、期间或之后将铝贴片粘附到钢工件，从点焊操作产生的焊接接头被粘附到钢工件的接合表面的贴片的未消耗部分包围。铝贴片的此未消耗部分隔离并保护焊接接头的Fe-Al金属间化合物层，并将施加到接头的任何应力朝向在铝贴片与上覆铝工件之间建立的缺口根部转移。朝向在铝贴片与铝工件之间建立的缺口根部转移任何这种应力是更优选的，因为缺口根部移离焊接接头的Fe-Al金属间化合物层并且通常不会引起裂缝。

根据本发明，可以借助于铝贴片对多个工件堆叠配置进行电阻点焊。例如，就工件的数量而言，工件堆叠可以仅包含钢工件和相邻的重叠铝工件，其中铝贴片设置在钢工件与铝工件的面对的接合表面之间。作为另一实例，工件堆叠可以包含一个钢工件和多个铝工件，只要所述多个铝工件彼此相邻定位即可，或者工件堆叠可以包含一个铝工件和多个钢工件，只要所述多个钢工件彼此相邻定位即可。在任何一种情况下，工件堆叠可以是“3T”堆叠，其包含一个钢工件和两个铝工件(钢-铝-铝)，或一个铝工件和两个钢工件(铝-钢-钢)，或者堆叠可以是“4T”堆叠，其包含一个钢工件和三个铝工件(钢-铝-铝-铝)、一个铝工件和三个钢工件(铝-钢-钢-钢)，或两个钢工件和两个铝工件(钢-钢-铝-铝)。当堆叠中存在多于一个铝工件和/或多于一个钢工件时，铝贴片设置在相邻的钢工件与铝工件之间，彼此重叠并相对。

现在参考图1至图5，其描述了根据本公开实施的工件堆叠10的第一实施例。在图2中以组装状态示出的工件堆叠10包含钢工件12、与钢工件12重叠并相对的铝工件14以及设置在钢工件12与铝工件14之间的铝贴片16。并且，虽然这里为了说明目的在“2T”堆叠的背景下示出钢工件12和铝工件14，但应理解，在堆叠10中在钢工件12旁边(远离铝工件14)可以包含一个或多个额外的钢工件，和/或在堆叠10中在铝工件14旁边(远离钢工件12)可以包含一个或多个额外铝工件。额外的钢工件和/或铝工件不一定影响通过焊接接头结合在一起的相对的钢工件12和铝工件14之间的关系，所述焊接接头通过将在下文进一步说明的铝路径16从钢工件12延伸到铝工件14中。因此，在所示的“2T”工件堆叠的背景下呈现的以下描述同样适用于包含位于面对的钢工件12和铝工件14外侧的额外的钢工件和/或铝工件的堆叠，尽管没有示出这些额外的工件。

钢工件12包含来自涂覆或未涂覆的各种强度和等级中的任何一种的钢基体。钢基体可以是热轧或冷轧的金属板层，并且可以由钢构成，例如低碳(软)钢、无间隙原子钢、可烘烤硬化钢、高强度低合金(HSLA)钢、双相(DP)钢、复相(CP)钢、马氏体(MART)钢、相变诱导塑性(TRIP)钢、缠绕诱导塑性(TWIP)钢以及硼钢，例如当钢工件12包含压制硬化钢(PHS)时。钢基体的优选成分包含用于制造压制硬化钢的低碳钢、双相钢和硼钢。这三种类型钢的极限拉伸强度的范围分别为150MPa至500MPa、500MPa至1100MPa，以及1200MPa至1800MPa。如果进行涂覆，则钢基体优选包含锌表面层(例如，热浸镀锌)、锌-铁合金(例如，镀锌或电沉积)、锌-镍合金(例如电沉积)、镍、铝、铝-镁合金、铝锌合金或铝硅合金，其中任何一种在钢基体的每一侧可具有高达50μm的厚度。考虑到钢基体以及可能存在的任何表面层的厚度，钢工件12的厚度121的范围为0.3mm至6.0mm，或者更狭窄地为0.6mm至2.5mm。堆叠中包含的任何额外的钢工件具有相同的一般描述。

铝工件14包含涂覆或未涂覆的铝基体。铝基体可以由非合金铝或包含至少85wt％铝的铝合金构成。可以构成涂覆或未涂覆的铝基体的一些值得注意的铝合金有铝-镁合金、铝硅合金、铝镁-硅合金以及铝锌合金。如果进行涂覆，铝基体可以包含由耐高温氧化物材料组成的表面层，例如在铝基体暴露于空气时自然形成的自然氧化物层和/或在制造过程(例如，轧制规模)中铝基体暴露于高温期间产生的氧化物层。耐高温氧化物材料通常由氧化铝化合物组成，也可能由其它氧化物化合物组成，例如，在铝基体是铝-镁合金的情况下，由例如氧化镁化合物组成。铝基体也可以涂有一层锌、锡或金属氧化物转化涂层，如第2014/0360986号美国专利中所述。根据表面层的成分，表面层可以具有范围为1nm至10μm的厚度，并且可以存在于铝基体的每一侧上。考虑到铝基体以及可能存在的任何表面层的厚度，铝工件14的厚度141的范围为0.3mm至约6.0mm，或者更狭窄地为0.5mm至3.0mm。

铝工件14的铝基体可以锻造或铸造形式提供。例如，铝基体可以由5xxx(“铝镁合金”)、6xxx(“铝镁-硅”)或7xxx(“铝锌合金”)系列锻造铝合金板层、挤压件、锻件或其它制品构成。替代地，铝基体可以由4xx.x、5xx.x或7xx.x系列铝合金铸件构成。可以构成铝基体的一些更具体类型的铝合金包含但不限于AA5754和AA5182铝镁合金、AA6111和AA6022铝镁-硅合金、AA7003和AA7055铝-锌合金以及Al10SiMg铝压铸合金。如果需要，铝基体还可以在各种回火中使用，包含退火(O)、应变硬化(H)和热处理(T)。因此，本文中使用的术语“铝工件”包括非合金铝和各种铝合金，无论是涂覆的还是未涂覆的，具有不同的可点焊形式，包含锻造板层、挤压件、锻件等，以及铸件。堆叠中包含的任何额外的铝工件具有相同的一般描述。

在此特定实施例中，且现在参考图1，铝贴片16是预焊接到钢工件12的铝垫片18。铝垫片18具有第一面部表面20和相对的第二面部表面22。第一面部表面20和第二面部表面22限定垫片18的厚度181，所述厚度范围为0.1mm至2.0mm，或者更狭窄地为0.2mm至1.0mm。另外，铝垫片18具有垂直于其厚度181布置的宽度183，所述宽度在穿过平行于垫片18的厚度181延伸的垫片18的竖直焊接线24的所有方向上具有至少10mm，或更优选至少15mm；也就是说，铝垫片18的第一面部表面20和第二面部表面22中的每一个应该延伸超过假想圆，所述假想圆具有5mm或更优选为7.5mm的半径，并且定向在垫片18的垂直于垫片厚度181并且以垫片18的竖直焊接线26为中心的平面内。铝垫片18的形状优选为矩形、圆形或卵形，同时满足刚才提及的最小宽度条件。铝垫片18的第一面部表面20和第二面部表面22中的每一个由涂覆在下层块状铝基体30上的耐高温氧化物层28定轮廓。

铝垫片18的铝基体30优选由低强度铝构成，即，在退火(O-回火)状态下具有小于100MPa或更优选小于85MPa的屈服强度的铝，例如由99wt％或更多的铝组成且其余部分为杂质的非合金铝，或者包含铝作为主要合金成分加上至多1.8wt％锰的铝锰合金或包含铝作为主要合金成分加上至多15wt％硅的铝-硅合金。非合金铝可以是1xxx系列非合金铝。铝锰合金可以是3xxx系列锻造铝合金板层，其包括铝和0.3wt％至1.8wt％的锰加上其它任选的合金元素，包含0wt％至0.3wt％的铜、0wt％至0.7wt％的铁或0wt％至0.6wt％的硅中的一种或多种。铝锰合金还可以包含至多0.5重量％的镁，或更狭窄，至多0.2重量％，但在优选的实现方式中，合金中不包含镁。铝-硅合金可以是4xxx系列锻造铝合金板层，其包括铝和1wt％至15wt％的硅加上其它任选的合金元素，包含0wt％至0.25wt％的锰或0wt％至0.25wt％镁中的一种或多种。

由于例如镁等易氧化元素的量少或不存在，源自上述低强度铝的耐高温氧化物层28通常相对较薄，这与例如5xxx和6xxx系列铝合金等其它铝相比为铝垫片18提供了相对低的接触电阻。值得注意的是，耐高温氧化物层28中的每一个主要由氧化铝组成并且具有5nm至100nm的厚度，并且铝垫片18具有小于300μΩ(微欧姆)的接触电阻，或者更狭窄地小于100μΩ，如在铝垫片材料的两个试样之间测得。通过将两个铝垫片材料试样放置成面间接触，通常为至少400mm2的面间接触，然后以1100lb的较大力夹紧一对焊接电极之间的相邻的接触试样，以此方式测量接触电阻。焊接电极中的每一个在其焊接面上包含一系列突出的环形脊。然后使电流通过试样但不引起试样的熔化，直到接触电阻稳定。

通过电阻点焊将铝垫片18预焊接到钢工件12。这种预焊接包括将铝垫片18抵靠钢工件12的接合表面32放置，使得如在这里适用的，铝垫片18的第二面部表面22直接接触钢工件12的接合表面32而不需要介于中间的粘合剂层的辅助。然后将钢工件12和铝垫片18夹在第一焊接电极34与相对的第二焊接电极36之间。具体地，第一焊接电极34的焊接面38压在铝垫片18的第一面部表面20上，并且第二焊接电极36的焊接面40压在钢工件12的外部外表面42上。另外，当压在铝垫片18和钢工件12的相应表面20、42上时，第一焊接电极34和第二焊接电极36的焊接面38、40沿着铝垫片18的竖直焊接线24在可接受的制造公差内面部对齐。第一焊接电极34和第二焊接电极36的焊接面38、40中的每一个可以具有多种焊接面几何形状中的任何一种。例如，如这里所示，每个焊接面38、40可以包含一系列两到六个环形脊，这些脊从焊接面38、40的基面向外突出，如第2013/0200048号、第2015/0083694号、第2017/0225262号和第2018/0234302号美国公布案中的任一个所公开，所述美国公布案的全部内容通过引用并入本文。作为另一实例，焊接面38、40中的每一个可以是微纹理的，如第2017/0304928号美国公布案中所公开，所述美国公布案的全部内容通过引用并入本文。

第一电流在第一焊接电极34和第二焊接电极36的焊接面38、40之间通过并且通过铝垫片18和钢工件12。第一电流加热更耐热和耐电的钢工件12，使得铝垫片18在垫片18的第二面部表面22处开始熔化。随着第一电流继续通过，在铝垫片18内产生熔融铝焊池44，如图1所示。熔融铝焊池44沿着钢工件12的接合表面32横向生长，并朝向垫片18的第一面部表面20穿入铝垫片18，穿入的深度范围为垫片18的厚度181的20％至100％。实际上，控制第一电流通过的焊接程序可以设计成使熔融铝焊池44生长，使得它在铝垫片18内远离钢工件12的接合表面32朝向第一面部表面20向内逐渐变细，如总体由虚线46所指示。第一电流可以是连续的方波、脉冲或者它可以具有一些其它变化的波形。在铝垫片18预焊接到钢工件12期间电流通过的合适焊接程序的一个实例涉及第10,058,949号美国专利和第2017/0106466号美国公布案中描述的多级电流分布，所述美国专利和美国公布案的全部内容通过引用并入本文。

熔融铝焊池44沿着钢工件12的接合表面32扩散并润湿所述接合表面。在终止第一电流通过时，熔融铝焊池44凝固成支撑焊接接头48，所述支撑焊接接头将铝垫片18结合到钢工件12。具体地，支撑焊接接头48建立与钢工件12的接合表面32的结合界面50，并且包含铝点焊熔核52和Fe-Al金属间化合物层54，如图2所示。铝点焊熔核52由来自铝垫片18的重新凝固的铝组成，并且朝向垫片18的第一面部表面20延伸到铝垫片18中，延伸的深度范围为垫片18的厚度181的20％至100％。Fe-Al金属间化合物层54位于铝点焊熔核52与钢工件12的接合表面32之间，并且与支撑焊接接头48所建立的结合界面50邻接。Fe-Al金属间化合物层54可以包含FeAl3化合物、Fe2Al5化合物和可能的其它Fe-Al金属间化合物，并且厚度范围通常为0.5μm至10μm。支撑焊接接头48在结合界面50处的直径481的范围可以为5mm至15mm，或更狭窄地为6mm至10mm，并且优选以与熔融铝焊池44相同的方式向内逐渐变细。

至少部分地由于铝垫片18的成分和厚度181，支撑焊接接头48宽且与钢工件12具有良好的结合强度。举例来说，铝垫片18的铝基体30的成分对其低温高温强度及其干净且相对薄的耐高温氧化物层28均有影响。垫片18表现出的抗氧化性是由块状铝基体30中的例如镁的低水平的易氧化元素提供。通过避免或至少限制块状铝基体30中的这种易氧化元素，抑制了形成倾向于使耐高温氧化物层28变厚的额外氧化物(例如，氧化镁)。低强度的铝基体30(低强度能实现垫片18在负荷下的变形)与较薄的耐高温氧化物层28的组合使得在电流流动期间氧化物层28的快速击穿，因此降低了垫片18的接触电阻，并允许以较少的热量输入产生转换成支撑焊接接头48的熔融铝焊池44。并且，当与早期消除耐高温氧化物膜层28(特别是与钢工件12的接合表面32接触的氧化物层28)、铝垫片18的有限厚度181以及可包含抑制Fe-Al金属间化合物生长的元素(例如，Si和/或Mn)的垫片18的成分组合时，产生熔融铝焊池44所需的较低热量输入抑制了Fe-Al金属间化合物层54的形成和生长。因此，尽可能地减轻了在承受负荷时支撑焊接接头48对界面断裂的敏感性。为此目的，支撑焊接接头48的良好强度以及接头48与钢工件12的接合表面28之间的结合界面50的宽度完整性使得支撑焊接接头48能够保护随后在钢工件12与更具汽车级特性的铝工件14之间形成的焊接接头，如下所述。

在已经将铝垫片18预焊接到钢基体12之后，通过将铝工件14抵靠铝垫片18定位，使得铝垫片18设置在铝工件14与钢工件12之间，来组装工件堆叠10，如图2中所示。可以采用任何合适的固定装置将工件堆叠10固持在一起。在此特定实施例中，铝工件14的接合表面56放置成与铝垫片18的第一面部表面20接触。在这方面，当铝垫片18夹在两个工件12、14之间时，铝工件14的接合表面56与钢工件12的接合表面32重叠并面对。另外，当组装好时，工件堆叠10具有第一侧101和第二侧103。工件堆叠10的第一侧101由铝工件表面101′提供，并且第二侧103由钢工件表面103′提供。在铝垫片18所跨越的焊接位置58(图3)处的一对焊接电极可接触工件堆叠10的两个侧101、103。

然后借助电阻点焊通过铝垫片18将钢工件12和铝工件14焊接在一起。为此目的，且现在参考图3，然后将工件堆叠10夹在第一焊接电极60与相对的第二焊接电极62之间。这样，第一焊接电极60的焊接面64压在提供工件堆叠10的第一侧101的铝工件表面101′上，并且第二焊接电极62的焊接面66压在提供堆叠10的第二侧103的钢工件表面103′上。焊接面64、66在焊接位置58处面部对齐。在图1至图5中所示的其中堆叠10仅包含夹着铝垫片18的相对且相邻的钢工件12和铝工件14(就工件的数量而言)，铝工件14的外部外表面68构成铝工件表面101′，并且钢工件12的外部外表面42构成钢工件表面103′。然而，在包含一个或多个额外铝工件和/或一个或多个额外的钢工件的其它实施例中，与铝工件14重叠并位于所示铝工件外侧的额外铝工件可以构成铝工件表面101′，并且分别地或同时，与钢工件12重叠并位于所示钢工件外侧的额外的钢工件可以构成钢工件表面103′。

用于对工件堆叠10进行电焊的第一焊接电极60和第二焊接电极62可以与先前用于将铝垫片18预焊接到钢工件12的第一焊接电极34和第二焊接电极36相同。或它们可以是不同的焊接电极。优选地，使用相同的电极来执行预焊接和焊接操作以提高操作效率。如之前用于预焊接的焊接电极34、36一样，这里的第一焊接电极60和第二焊接电极62的焊接面64、66中的每一个可以具有各种各样的焊接面几何形状。在一个特定实现方式中，如这里在图2中所示，第一焊接电极60和第二焊接电极62的焊接面64、66中的每一个可以包含一系列二到六个环形脊，这些脊从焊接面64、66的基面向外突出，如第2013/0200048号、第2015/0083694号、第2017/0225262号和第018/0234302号美国公布案中的任一个所公开。第一焊接电极60的焊接面64的直径范围可以为6mm至20mm，或更狭窄地为8mm至15mm，并且可以是凸圆顶形，并且第二焊接电极62的焊接面66的直径范围可以为3mm至16mm，或更狭窄地为4mm至8mm，并且也可以是凸圆顶形。第一焊接电极60和第二焊接电极62(以及焊接电极34、36)中的每一个可以由铜合金(例如，CuAr、CuCr、CuCrZr)、钨铜复合物或分散强化铜材料构成，例如铜与氧化铝分散体。

在第一焊接电极60和第二焊接电极62的焊接面64、66压在工件堆叠10的其各自的侧101、103上之后，第二电流在焊接面64、66之间通过并通过钢工件12、铝工件14和介于中间的铝垫片18，如图3中所示。第二电流可以是恒定的或时移脉冲的，或这两者的某种组合，并且通常具有范围为5kA rms(均方根)至50kA rms的电流大小并持续50ms至5000ms的总持续时间，或者更狭窄地200ms至2000ms的总持续时间。作为一些具体实例，第二电流的程序可以具有在第10,058,949号美国专利和第2017/0106466号美国公布案中公开的多步骤焊接程序，或适用于工件堆叠10的其它焊接程序。当第二电流在第一焊接电极60和第二焊接电极62的第一焊接面64与第二焊接面66之间流动时，更耐热和耐电的钢工件12得到非常快速地加热。此热量通过铝垫片18传递到铝工件14，并使铝工件14和支撑焊接接头48熔化。铝工件14和支撑焊接接头48的熔化产生熔融铝焊池70。

熔融铝焊池70生长并且包含在铝工件14和铝垫片18的支撑焊接接头48内。熔融铝焊池70消耗支撑焊接接头48与钢工件12的接合表面32之间的结合界面50的内部部分，并且润湿接合表面32的相应的暴露部分72。熔融铝焊池70完全穿过支撑焊接接头48内的铝垫片18，并穿入铝工件14中一定距离，所述距离的范围为铝工件14的厚度141的10％至100％，或更优选地，20％至80％。因而，熔融铝焊池70被支撑焊接接头48的未消耗部分48'包围，所示支撑焊接接头的原始结合界面50已缩小到与钢工件12的接合表面32的外围结合界面50'，所述外围结合界面包围接合表面32的暴露部分72。通过铝垫片18由于其相对较低的强度而在钢工件12与铝工件14之间易于变形的能力辅助由支撑焊接接头48的未消耗部分48’围封熔融铝焊池70。最终终止第二电流在第一焊接电极60和第二焊接电极62的焊接面64与66之间的通过，从而允许熔融铝焊池70凝固成焊接接头74，所述焊接接头通过铝垫片18将铝工件14结合到钢工件12，如图4中所描绘。

焊接接头74与钢工件12的接合界面32的暴露部分72建立结合界面76。因此，从钢工件12延伸穿过铝垫片18并且延伸到铝工件14中的焊接接头74的结合界面76被支撑焊接接头48的未消耗部分48'的外围结合界面50'包围。焊接接头74包含铝点焊熔核78和Fe-Al金属间化合物层80。铝点焊熔核78由来自铝垫片18的支撑焊接接头48和铝工件14的重新凝固的铝组成。铝点焊熔核78被铝垫片18内的支撑焊接接头48的未消耗部分48′包围，并且进一步延伸到铝工件14中一定距离，所述距离的范围为铝工件14的厚度141的10％至100％，或更狭窄地20％至80％。Fe-Al金属间化合物层80位于铝点焊熔核78与钢工件12的接合表面32的暴露部分72之间，并且与焊接接头74的结合界面76邻接。Fe-Al金属间化合物层80可以包含FeAl3化合物、Fe2Al5化合物和可能的其它Fe-Al金属间化合物，并且厚度范围通常为0.5μm至10μm。焊接接头74在结合界面76处具有直径741，所述直径小于支撑焊接接头48在其结合界面50或50'处的直径481。焊接接头74在结合界面76处的直径741的范围可以为例如3mm至12mm，或者更狭窄地为4mm至8mm。

在完成点焊并且形成焊接接头74以便如上所述将钢工件12和铝工件14结合在一起之后，释放由第一焊接电极60和第二焊接电极62施加的夹紧力并且将电极60、62从工件堆叠10的其相应侧101、103缩回。工件堆叠10现在可以相对于承载焊接电极60、62的焊枪(未示出)移动，使得第一焊接电极60和第二焊接电极62面对准地定位在另一焊接位置58处，所述另一焊接位置可以包含或不包含介于中间的铝垫片18，并且在所述位置处进行点焊。或者，可以使工件堆叠10远离焊枪移动以便为另一工件堆叠10腾出空间，而不是在不同的焊接位置58处进行点焊。一旦工件堆叠10已完全在其指定的焊接位置58处经过点焊，在需要时可以进一步处理堆叠10，这可以包括喷涂额外的部件、对其塑型和/或将其附接到工件堆叠10或将堆叠10附接到更大的制品。

通过铝垫片18的支撑焊接接头48形成焊接接头74在铝垫片18与铝工件14之间产生缺口根部82，如图5中最佳示出。如图所示，缺口根部82邻近于并包围焊接接头74，并且移离钢工件12的接合表面32。缺口根部82包含缺口根部开口84和缺口根部狭缝86。缺口根部开口84是有限径向扩展的间隙，其将铝工件14的接合表面56和焊接接头74外部的铝垫片18的第一面部表面20分开。由于在第二电流通过期间，由相对的第一焊接电极60和第二焊接电极62施加在工件堆叠10的第一侧101和第二侧103的对准区段上的高夹紧压力导致形成此间隙。缺口根部狭缝86位于缺口根部开口84的径向内侧，并且直接邻近于焊接接头74。缺口根部狭缝86是铝工件14与铝垫片18的邻接表面56、20之间的非结合的液压密封的界面。

还在铝垫片18与钢工件12之间形成缺口根部88。此缺口根部88横向位于在铝垫片18与铝工件14之间形成的缺口根部82的外侧，且因此定位成比在铝垫片18与铝工件14之间形成的缺口根部82更远离焊接接头74的中心线(平行于垫片18的厚度181延伸)。具体地，在铝垫片18与钢工件12之间形成的缺口根部88邻近于并包围支撑焊接接头48的未消耗部分48'。缺口根部88包含缺口根部狭缝90和缺口根部开口92。缺口根部开口92是有限径向扩展的间隙，其将铝垫片18的第二面部表面22和钢工件12的接合表面32分开，并且缺口根部狭缝90位于缺口根部开口92的径向内侧，并且直接邻近于支撑焊接接头74。缺口根部狭缝90是铝工件18与铝垫片12的邻接表面22、32之间的非结合的液压密封的界面。

在支撑焊接接头48的未消耗部分48'与钢工件12的接合表面32之间建立的外围结合界面50'隔离在焊接接头74与接合表面32的暴露部分72之间建立的向内围封的结合界面76。当接头76由于将力施加到钢工件12和铝工件14而承受负荷时，这保护焊接接头74的结合界面76及其邻接的Fe-Al金属间化合物层80免于形成裂纹以及使裂纹扩展。实际上，当将力施加到工件12、14时，所产生的应力倾向于转移到缺口根部82，所述缺口根部环绕焊接接头76的相对坚韧的铝点焊熔核78，与Fe-Al金属间化合物层80相比，在所述缺口根部处更容易阻止裂纹萌生和扩展，且如果确实出现裂纹也会使破坏性更小。因此，由于远离钢工件32的接合表面32形成缺口根部82并且能够将应力转移到所述缺口根部，因此焊接接头74具有更好的能力来承受负荷。事实上，缺口根部82定位成最靠近焊接接头74的中心，并且在此实施例中，是唯一邻近于并包围焊接接头74的部分，因为支撑焊接接头48的未消耗部分48′的外围结合界面50'基本上排除了在支撑焊接接头48内部在铝垫片18与钢工件12之间形成缺口根部。在铝垫片18与铝工件14之间形成的缺口根部82由于其位置最靠近焊接接头74，所以会经历在将力施加到钢工件12和铝工件14时产生的更大比例的应力。

本公开的实践涉及对工件堆叠进行电阻点焊，所述工件堆叠包含在相邻面对的钢工件12与铝工件14之间的介于中间的铝贴片16，其不必限于图1至图5中示出和描述的实施例。例如，铝贴片16不限于铝垫片18，并且即使采用铝垫片18，垫片18通过预焊接粘附到钢工件12也不是形成缺口根部的唯一选择，所述缺口根部移离钢工件12的接合表面32，邻近于并环绕焊接接头74的铝熔核78，并且如上所述在接头74的加载期间接收转移的应力。在以下对替代实施例的讨论中，与先前实施例的描述中使用的附图标记相对应的附图标记将用于标识具有相同功能的相同元件。为此目的，除非另外特别说明，否则对图1至图5中所示的先前描述实施例的各方面的描述同样适用于用对应的附图标记标识的以下实施例的各方面。下文将仅详细讨论图6至图9中所示的

现在参考图6，其示出了工件堆叠210，其包含如上所述的钢工件212和铝工件214，但是这里铝贴片216采用铝涂层294的形式，所述铝涂层已经沉积在钢工件212的接合表面232上。铝涂层294可以由非合金铝或含有至少85wt％铝的铝合金构成，包含可以构成铝工件214的铝基体的任何各种铝。铝涂层294沉积到钢工件212的接合表面232上，其方式为使得涂层294冶金结合到接合表面232。包含与钢工件212的接合表面232建立粘合界面296的第二面部表面222的铝涂层294的厚度范围通常为0.05mm至1.0mm。在第二面部表面222的对面，铝涂层294具有由耐高温氧化物层228提供的第一面部表面220，所述表面覆盖涂层294的块状部分230。另外，虽然主要因为预焊接并不成熟因而用于铝涂层294的优选铝比用于上述预焊接实施例的优选铝更具膨胀性，但是使用非合金铝、包含至多1.8wt％锰的铝锰合金(例如，3xxx系列锻造铝合金)和包含至多15wt％硅的铝硅合金(例如，4xxx系列锻造铝合金)仍是最优选的，因为它们具有低强度、相对薄的耐高温氧化物层228，相对低的接触电阻，以及它们抑制Fe-Al金属间化合物生长的Si和/或Mn含量。

可以通过各种技术将铝涂层294沉积到钢工件212的接合表面232上。例如，铝涂层294可以通过热喷涂沉积，其包括将所需铝成分的粉末或线材加热至半熔融状态，并且在限定区域内将半熔融铝的小液滴加速到接合表面232上。这些小液滴在撞击接合表面232时累积，以形成铝涂层294至其所需的厚度。作为另一涂层选择，铝涂层294可以通过冷喷涂沉积在钢工件212的接合表面232上，这包括在限定区域内以500m/s至1000m/s的速度将所需铝成分的粉末加速到接合表面中。在撞击接合表面232时，粉末颗粒塑性变形并积聚以形成铝涂层294。也可以采用其它涂层选择，例如磁控溅射或热浸涂，以将铝涂层294形成到钢工件212的接合表面232上。由于铝涂层294沉积并生长在钢工件212的接合表面232上，因此在铝涂层294的结合界面296和钢工件212的接合表面232处不形成Fe-Al金属间化合物。

铝涂层294的功能类似于前述实施例中描述的支撑焊接接头50、150。尤其如图7中所示，穿过铝涂层294形成焊接接头274，而涂层294的内部部分及其与钢工件212的接合表面232的结合界面296在此过程中被消耗。焊接接头274与钢工件212的接合界面232的暴露部分272建立结合界面276，其被在铝涂层294的未消耗部分294'与接合表面232之间建立的外围结合界面296'包围。穿过铝涂层294形成焊接接头274会在铝涂层294与铝工件214之间产生缺口根部282。实际上，如图所示，缺口根部282包围焊接接头274并且移离钢工件212的接合表面232，并包含缺口开口284，所述缺口开口将铝涂层290的第一面部表面220与铝工件214的接合表面256以及缺口根部狭缝286分开。在此实施例中，在铝涂层294与钢工件12之间没有形成缺口根部，主要是因为铝涂层294的未消耗部分294'与紧邻焊接接头274外部的钢工件212的接合表面232之间在外围结合界面296'处的良好结合强度。铝涂层294的未消耗部分294'隔离焊接接头274的结合界面276，并保护接头274的Fe-Al金属间化合物层280免于暴露于如前所述的开裂引发的应力。

现在参考图8，其示出了工件堆叠310，其包含钢工件312、铝工件314以及呈铝垫片318形式的铝贴片316。然而，在此实施例中，铝垫片318不是预焊接到钢工件312，而是通过固化的粘合剂层398'(图9)粘附地结合到钢工件312的接合表面332。在形成焊接接头374之后，通过固化可固化粘合剂层398(图8)获得固化的粘合剂层398'。可固化粘合剂层398可以包括热固性聚合物粘合剂，例如可热固化的环氧树脂或可热固化的聚氨酯，其可以任选地包含分布在整个聚合物粘合剂中以改变粘合剂层的粘度分布用于制造操作的填料颗粒，例如二氧化硅颗粒。热固性聚合物粘合剂的一些具体实例包含全部都可商购的DOWBetamate1486、Henkel Terokal 5089和Uniseal 2343。在施加可固化粘合剂层398时以及在焊接钢工件312和铝工件314之前，所述可固化粘合剂层的厚度范围可以为0.1mm至2.0mm，或更狭窄地为0.2mm至1.0mm。

为了制备工件堆叠310，将可固化粘合剂层398(图8)施加到钢工件312的接合表面332，并将铝垫片18放置到可固化粘合剂层398上，这使得垫片18的第二面部表面320与可固化粘合剂层398接触。然后，在形成焊接接头374期间，通过第一焊接电极360和第二焊接电极362的夹紧压力横向去除可固化粘合剂层398，并且将相同界面处的任何剩余的粘合剂材料热分解。通过铝垫片318形成焊接接头374，并且所述焊接接头与钢工件312的接合界面332的暴露部分372建立结合界面376。在形成焊接接头374之后，将可固化粘合剂层398保留于铝垫片318的第二面部表面322与钢工件312的接合表面332之间的周围部分在烘烤炉或其它加热装置中固化，以产生固化的粘合剂层398'。

如前所述，焊接接头374的形成在铝垫片318与铝工件314之间形成缺口根部382，并且由于可固化粘合剂层398在形成焊接接头374的区域中驱出并被热分解，还在铝垫片318与钢工件312之间形成缺口根部388。铝垫片318与钢工件312之间的缺口根部388包含缺口根部开口390和缺口根部狭缝392，与前面结合图1至图5描述的预焊接实施例一样。然而，这里，缺口根部388邻近于并包围焊接接头374，但是仍然横向地定位在焊接接头374外部，并且由于焊接接头374的逐渐变细的形状，与铝垫片318与铝工件314之间形成的缺口根部382相比，所述缺口根部388更远离焊接接头374。由于固化的粘合剂层398'包围焊接接头374，特别是在焊接接头374与钢工件312的接合表面332的暴露部分372之间建立的结合界面376，因此在铝垫片318与钢工件312之间形成的缺口根部388不会过度成问题，实际上，由于上文描述的原因，应力仍然可以转移到另一缺口根部382。铝垫片318的面部表面322与焊接接头374外部钢工件的接合表面332之间的粘附结合以及铝垫片318与钢工件312之间形成的缺口根部388足以保护和保持位于焊接接头374底部的缺口根部388完整，同时将应力转移到另一缺口根部382。

优选的示例性实施例和具体实例的以上描述本质上仅仅是描述性的；它们并非旨在限制所附权利要求的范围。除非在说明书中另外特别地且明确地陈述，否则所附权利要求中使用的每个术语应当以其普通和惯用的含义给出。

Claims (8)

1.一种对包括钢工件和铝工件的工件堆叠进行电阻点焊的方法，所述方法包括：将铝贴片粘附到钢工件的接合表面，所述铝贴片预焊接到钢工件，所述铝贴片的厚度为0.1mm至2.0mm，所述预焊接形成结合所述铝贴片和钢工件的支撑焊接接头，其中，所述铝贴片由非合金铝、包含至多1.8wt％锰的铝锰合金或包含至多15wt％硅的铝硅合金组成；

将铝工件定位在所述铝贴片和钢工件上以组装工件堆叠，其中所述铝贴片设置在所述铝工件的接合表面与所述钢工件的接合表面之间，所述工件堆叠具有第一侧和相对的第二侧，所述第一侧由铝工件表面提供，且所述第二侧由钢工件表面提供；

将第一焊接电极的焊接面压在所述工件堆叠的第一侧上；

将第二焊接电极的焊接面压在所述工件堆叠的第二侧上，以与所述第一焊接电极的焊接面面对准；

使电流在所述第一焊接电极的焊接面与所述第二焊接电极的焊接面之间通过，以产生熔融铝焊池，所述熔融铝焊池穿透所述铝贴片并穿入所述铝工件，所述熔融铝焊池消耗所述铝贴片的一部分以润湿所述钢工件的接合表面的暴露部分；以及终止所述电流的通过，使得所述熔融铝焊池凝固成焊接接头，所述焊接接头通过所述铝贴片结合所述铝工件到钢工件，所述焊接接头与所述钢工件的接合表面的暴露部分建立结合界面，并且其中，在所述铝工件与铝贴片之间形成缺口根部，所述缺口根部移离所述钢工件的接合表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔融铝焊池穿过所述支撑焊接接头，使得在凝固时，所得的焊接接头被所述支撑焊接接头的未消耗部分包围，并且其中，在所述焊接接头与所述钢工件的接合表面的暴露部分之间建立的结合界面被在所述支撑焊接接头的未消耗部分与钢工件在所述焊接接头外面的接合表面之间建立的结合界面包围。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铝贴片是铝垫片，所述铝垫片具有第一面部表面和相对的第二面部表面，并且其中，将所述铝垫片粘附到钢工件的接合表面包括：在所述铝垫片的第二面部表面与所述钢工件的接合表面之间施加可固化粘合剂层；以及其后在终止电流的通过以使所述熔融铝焊池凝固成结合所述铝工件和钢工件的焊接接头之后，固化所述可固化粘合剂层，以将所述铝垫片的第二面部表面粘附地结合到所述钢工件的接合表面。

4.一种对包括钢工件和铝工件的工件堆叠进行电阻点焊的方法，所述方法包括：将铝垫片预焊接到钢工件上以在所述铝垫片内形成支撑焊接接头，所述支撑焊接接头与所述钢工件的接合表面建立结合界面；

将铝工件定位在所述铝垫片和钢工件上以组装工件堆叠，其中所述铝垫片设置在所述铝工件的接合表面与所述钢工件的接合表面之间，所述工件堆叠具有第一侧和相对的第二侧，所述第一侧由铝工件表面提供，且所述第二侧由钢工件表面提供；

将第一焊接电极的焊接面压在所述工件堆叠的第一侧上；

将第二焊接电极的焊接面压在所述工件堆叠的第二侧上，以与所述第一焊接电极的焊接面面对准；

使电流在所述第一焊接电极的焊接面与所述第二焊接电极的焊接面之间通过，以产生熔融铝焊池，所述熔融铝焊池穿透所述支撑焊接接头内的铝垫片并穿入所述铝工件，所述熔融铝焊池消耗所述支撑焊接接头的一部分，包括所述支撑焊接接头的结合界面的一部分，以润湿所述钢工件的接合表面的暴露部分；以及终止所述电流的通过，使得所述熔融铝焊池凝固成焊接接头，所述焊接接头通过所述铝垫片合所述铝工件结和钢工件，所述焊接接头被所述支撑焊接接头的未消耗部分包围，并且与所述钢工件的接合表面的暴露部分建立结合界面，并且其中，在所述铝工件与铝垫片之间形成缺口根部，并且所述缺口根部移离所述钢工件的接合表面。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，将铝垫片预焊接到钢工件包括：

抵靠所述钢工件的接合表面放置所述铝垫片，所述铝垫片具有第一面部表面和第二面部表面，所述第二面部表面接触所述钢工件的接合表面；

将第一焊接电极的焊接面压在所述铝垫片的第一面部表面上；

将第二焊接电极的焊接面压在所述钢工件的外部外表面上，以与所述第一焊接电极的焊接面面对准；

使电流在所述第一焊接电极的焊接面与所述第二焊接电极的焊接面之间通过，并穿过所述钢工件和铝垫片，以在所述铝垫片内产生熔融铝焊池，在所述铝垫片内产生的熔融铝焊池润湿所述钢工件的接合表面；以及终止所述电流的通过，以使得所述铝垫片内产生的熔融铝焊池凝固成所述支撑焊接接头。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述铝垫片由非合金铝、包含至多1.8wt％锰的铝锰合金或包含至多15wt％硅的铝硅合金组成。

7.一种工件堆叠，其包括：

钢工件，其具有接合表面；

铝工件，其与所述钢工件重叠，所述铝工件具有面对所述钢工件的接合表面的接合表面；

铝贴片，其设置在所述钢工件与铝工件之间，所述铝贴片的厚度为0.1mm至2.0mm，所述铝贴片是铝垫片，预焊接形成结合所述铝垫片和钢工件的支撑焊接接头，其中，所述铝垫片由非合金铝、包含至多1.8wt％锰的铝锰合金或包含至多15wt％硅的铝硅合金组成，所述铝贴片预焊接到钢工件；以及

焊接接头，将所述铝工件和钢工件结合在一起，所述焊接接头与所述钢工件的接合表面建立结合界面，并且延伸穿过所述铝贴片并延伸至所述铝工件中，并且其中，所述铝贴片在所述焊接接头外部和周围粘附到所述钢工件的接合表面上。

8.根据权利要求7所述的工件堆叠，其中，所述铝贴片为铝垫片，所述铝垫片通过支撑焊接接头的未消耗部分焊接到所述钢工件上，所述未消耗部分延伸到所述铝垫片中并包围所述焊接接头，所述支撑焊接接头的未消耗部分与所述钢工件的接合表面建立结合界面，所述结合界面包围在所述焊接接头与所述钢工件的接合表面的暴露部分之间建立的结合界面。

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