CN117759616A - 一种铝合金焊接螺栓及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种铝合金焊接螺栓及生产方法，包括螺栓和螺母，所述螺栓包括焊接端部、焊接帽部及接地螺柱，该焊接端部的端面呈锥形，所述焊接帽部靠近接地螺柱的端面，设有第一精加工端面；所述螺母设有螺纹通孔，该螺母与接地螺柱螺纹连接，所述螺纹通孔的两侧端面分别为第二精加工端面及封闭端面，该第二精加工端面与第一精加工端面紧贴配合，所述封闭端面设有封闭螺纹通孔的铝垫片。

Description

一种铝合金焊接螺栓及生产方法

技术领域

本发明涉及螺栓焊接技术领域，具体涉及一种铝车身用的铝合金焊接螺栓。

背景技术

由于汽车的密封性要求，车型上还是需要有螺柱，用于将各类零部件固定到车身上,比如导线端子、接地导体、电缆制动管路系统、各类线束、包括部分内外饰零部件等；现有的铝车身，主要应用无孔螺柱焊接的方式将螺柱焊接到车身上。由于铝材料不易焊接的特点，焊接的效果也往往不理想。经常会发生虚焊、脱落等问题。

现有技术问题一，导线端子套设于焊接螺栓上后，通过螺母与焊接螺栓之间螺纹旋紧，以夹紧导线端子。为了避免车辆行驶过程中的震动导致螺母脱离，导线端子脱落，所以对螺母和螺栓之间的螺纹连接防松形成了需求。

为了不让螺栓螺母松动,必须在螺栓上施加一个叫“轴向力”的适当拉力(拧紧力)。实际作业中,因为直接测量轴向力困难,所以螺栓、螺母拧紧时,用“扭矩”代替。

为了使标准扭矩得到更高的轴向力，会在螺栓的螺纹段涂上润滑脂，以提高轴向力，现有工艺中通过螺栓浸没润滑脂的方式完成工艺。

但因为本申请分类焊接螺栓需要与导线端子接触导电的特征，必须保证焊接螺栓与导线端子接触的部位不被大量附着的润滑脂所阻隔，以避免介质影响导电性能。

因此采用了繁琐的工艺，只对焊接螺栓的螺纹部位单独涂设润滑脂，避免与导线端子接触的螺帽部位因浸没而附着大量润滑脂。

该方式导致焊接螺栓施加润滑脂的工艺复杂化，且需要精准施加，避免浸没到螺帽部位，导致工艺成本提升，效率降低。

同时，螺栓润滑脂的添加，还影响到螺栓破坏扭矩、拆卸扭矩等工艺标准。

因此，改进导电螺栓的润滑脂添加工艺，对导电螺栓产品十分重要。

现有技术问题二，由于汽车车身焊接件的工作环境十分恶劣,经常遭受砂石的碰击和地面上泥水等污物的浸蚀,因此对其表面的涂层要求很高，现有技术中有采用阴极电泳涂装,以提高工件的耐腐蚀性,涂层耐盐雾可达500h,大幅度延长了工件的使用寿命。

现有工艺中，导电螺栓螺母在独立生产过程分别单独做了涂装工艺，然后与铝车身焊接。

但其实，导电螺栓焊接在铝车身上后，像螺母内孔、螺栓的螺纹柱部、螺栓焊接端面等没有暴露在外的部位是无需进行涂装的，在批量生产中，对这些无外露部位进行电泳，消耗了额外的成本。

而且，对螺纹部位进行电泳涂装后，由于螺纹部位的结构存在起伏角度，存在锐角，存在螺纹配合要求等原因，难以保证螺纹部位吸引的悬浮涂料粒子的厚度精准一致，就导致后续添加油脂、设置防松扭矩等参数存在误差，影响进一步标准化工艺控制。

因此如果能将螺栓螺母装配焊接在铝车身上之后，一体进行涂装工艺，便可以对外露的部位进行针对性处理，节省了成本。

但其中的难点在于，现有螺栓螺母组装的结构，存在如螺母通孔的开口侧缝隙、螺母与螺栓之间的缝隙，单纯的拧合螺母、螺栓，焊接在铝车身上一体电泳，会造成电泳液从上述缝隙中渗入，产生了靠近缝隙的螺纹部位被电泳涂装，中段相对远离缝隙的螺纹部位没有电泳涂装，这一更坏的情况。所以，无法满足一体阴极电泳涂装的工艺需求。

因此，需要设计一款能够提高焊接质量，并装配密封，进行一体涂装工艺的铝合金螺栓结构。

结合上述两个技术问题，本申请对应改进了焊接螺栓的结构和生产方法，以适应一体涂装工艺，并改进施加润滑脂工艺。

发明内容

本发明为了解决上述技术的不足，提供了一种铝合金焊接螺栓及生产方法。本发明的技术方案：一种铝合金焊接螺栓及生产方法，包括螺栓和螺母，所述螺栓包括焊接端部、焊接帽部及接地螺柱，该焊接端部的端面呈锥形，所述焊接帽部靠近接地螺柱的端面，设有第一精加工端面；所述螺母设有螺纹通孔，该螺母与接地螺柱螺纹连接，所述螺纹通孔的两侧端面分别为第二精加工端面及封闭端面，该第二精加工端面与第一精加工端面紧贴配合，所述封闭端面设有封闭螺纹通孔的铝垫片；

生产方法如下，

步骤一，机加工生产尺寸达标的螺栓、螺母；

步骤二，对螺母的螺纹通孔添加润滑油脂；

步骤三，将铝垫片与螺母的封闭端面进行铆接封闭；

步骤四，将螺栓与螺母装配旋紧，并将螺栓焊接在铝车身上。

所述方法还包括，

步骤五，将螺母、螺栓、铝车身做一体电泳涂装工艺处理；

步骤六，拆卸螺母，在螺栓上套装导线端子后，再装配螺母旋紧固定。

1.所述步骤四中，螺栓焊接后破坏扭矩根据焊接处材料板厚设置，材料板厚2毫米-2.5毫米，破坏扭矩设置为大于7N.m；材料板厚大于2.5毫米，破坏扭矩设置为大于8N.m；

所述步骤六中，所述螺母的拆卸扭矩设置为4-7NM。

采用上述技术方案，区别于现有工艺将润滑脂小心、精准涂覆于螺栓螺纹处的工艺，本申请通过对螺母螺纹涂覆润滑脂的新思路，对铝合金焊接螺栓的生产方法提出了改进方案。

如说明书附图5所示，铝车身5和螺栓焊接1焊接后形成一体导通，导线端子套设与螺栓1的焊接帽部12处，由螺母拧紧固定，导线端子-焊接帽部-铝车身必须确保接触面的导电性能。

本申请不对螺栓涂覆润滑脂，而是对螺母进行涂覆润滑脂，可以对螺母螺孔进行加注润滑脂的工艺，也可以将整个螺母做浸没润滑脂工艺。

只需要保证润滑脂充分填充与螺母内螺纹中即可，不需要担心润滑脂过多溢出螺孔的问题。

因为润滑油脂主要附着在螺母上，如附图5所示，螺母在导线端子相对焊接帽部的另一侧，即使螺母第一精加工端面上有残留微量润滑脂，由于第一、第二精加工端面之间的高精度平面度公差配合，随着螺母与螺栓的旋紧，将第一精加工端面上的残留油脂挤压排出。使焊接帽部的第二精加工端面不会残留影响到导电性能的油脂量。

这就是本申请改进方案后得到的显著效果，通过对螺母涂覆润滑脂，避免了导线端子关键接触面残留影响导电性的介质，又保证了螺纹配合处有润滑脂。极大降低了对加注润滑脂工艺所需要的精准性，从而降低了生产成本，提升了生产效率。

同时做出以下设置，在螺母与接地螺柱螺纹拧紧时，设置的第一、第二精加工端面贴合，利用精加工所形成的高精度平面度公差配合，在旋紧状态下形成平面密封，防止了电泳液从螺母与焊接帽部的缝隙进入接地螺柱。然后通过设置的铝垫片封闭螺母封闭端面的螺纹通孔，防止了电泳液从通孔另一侧进入。

在该结构下，螺栓螺母拧合后，可以一体做涂装工艺，且至涂装了外表面，节省了工艺无必要的消耗。

通过焊接端部的锥形设置，便于焊接过程的逐步熔合，由锥形顶部首先熔合，配合焊接工艺的施压，使焊接端部逐渐靠近铝车身被焊部位，由中央逐步扩散至四周，确保了焊接部位中心的充实，避免了气泡气孔的产生，提高了焊接质量，进而避免了虚焊、脱落的情况。

本发明的进一步设置：所述步骤四中，螺栓焊接后破坏扭矩根据焊接处材料板厚设置，材料板厚2毫米-2.5毫米，破坏扭矩设置为大于7N.m；材料板厚大于2.5毫米，破坏扭矩设置为大于8N.m；

所述步骤六中，所述螺母的拆卸扭矩设置为4-7NM。

"螺栓破坏扭矩"是指螺栓在受到一定的载荷作用下，发生了塑性变形或破裂的扭矩值。这一数据通常被用于判断螺栓的耐久性和可靠性，以便提高机械系统的安全性能。加入合适的润滑剂并且良好的应力分布设计可以减少螺栓摩擦和热变形，从而在不牺牲安全的前提下提高螺栓的破坏扭矩。

拆卸扭矩指的是拆卸紧固件所需施加的扭矩大小。拆卸扭矩取决于螺纹材料、涂层、润滑剂和工艺等因素。如果用太多的拆卸扭矩，可能会导致螺纹损坏或断裂；而用太少的扭矩，则可能存在安全隐患，紧固件松动或出现漏油等问题。

因此，通过对破坏扭矩、拆卸扭矩的参数控制，结合润滑油脂加注工艺，有效减少导电螺栓焊接后的装配损伤。

本发明的进一步设置：所述封闭端面设有铆接凹槽，所述铝垫片整体压铆于铆接凹槽中，以封闭螺纹通孔。

采用上述技术方案，通过铆接工艺，将铝垫片整体压铆入螺母的铆接凹槽中，形成全面封闭，以避免电泳液进入。

本发明的进一步设置：所述焊接帽部外周面为多边形。

采用上述技术方案，通过设置的多边形便于后续扳手适配操作，在本实施例中，优选为八边形，其余边数亦可根据工况设置。

本发明的进一步设置：所述螺母包括朝向焊接帽部的对接侧，及靠近铝垫片的操作侧，该对接侧外周面设有环形凸缘，所述操作侧外周面设有多边形端面。

采用上述技术方案，通过设置的环形凸缘，增加螺母压紧导线端子等物时的接触面积，通过设置的多边形端面，便于扳手操作螺母旋转，在本实施例中优选为六边形，其余边数亦可根据工况设置。

本发明的进一步设置：所述焊接帽部靠近接地螺柱的端面，设有第一圆台，所述螺母朝向第一圆台的端面上设有第二圆台，该第一、第二圆台彼此相邻的端面为精加工端面。

采用上述技术方案，通过设置的第一、第二圆台，减少精加工端面的面积。

本发明的进一步设置：所述第一、第二圆台外周面套设有密封垫片，所述螺母、螺栓旋紧压紧密封垫片。

采用上述技术方案，通过在第一、第二圆台外套设密封垫片，配合焊接帽部和环形凸缘的压紧，以无需精加工的方式，实现该处缝隙的密封。

本发明的进一步设置：所述第一、第二圆台的外周面为多边形。

采用上述技术方案，将第一、第二圆台的外周面设置为多边形，可以在导线端子等物套入接地螺柱时，利用多边形与导导线端子等物的周向卡合，避免操作螺母拧紧而旋转时，造成的导线端子等物随之旋转偏向的问题。

本发明的进一步设置：所述焊接端面的锥形端面锥度为9°±1°。

采用上述技术方案，在本实施例的锥度设置下，便于焊接工况使用。

本发明的进一步设置：所述第一、第二圆台相邻的端面呈凹凸结构嵌合。

采用上述技术方案，通过嵌合结构，进一步增强精加工的面的贴合密封性。

本发明的有益效果：通过对螺栓、螺母的结构的改进设计，结合新的生产方法，实现了铝合金焊接螺栓与螺母、铝车身一体，做阴极电泳涂装工艺，节省了内藏部位的非必要涂装浪费，并相对分散各自处理的工艺显著提高了效率，且因为是一体电泳，螺栓与铝车身的焊缝边缘也得到了电泳涂装，如果是先各自电泳，再焊接，焊缝边缘不仅存在焊料覆盖后的无涂装部位，同时也会破坏原有的涂装部位。

通过改变润滑脂加注工艺方法，由传统对螺栓加注润滑油脂，改为对螺母加注，降低了本申请产品对螺栓润滑脂加注的高标准要求，从而降低了生产成本，提高了生产效率。且因为该工艺处理方法，和第一、第二精加工端面结构的设计配合，避免了导线端子导电一侧收到润滑油脂的影响。

通过对焊接端部的结构设计，提高了焊接质量，避免了脱焊、虚焊的情况。

附图说明

图1为本发明实施例的结构图1；

图2为本发明实施例的结构图2；

图3为本发明实施例的结构图3；

图4为本发明实施例的结构图4。

图5为本发明实施例的结构图5。

其中，1-螺栓、11-焊接端部、111-锥形、12-焊接帽部、13-接地螺柱、14-第一精加工端面、15-第一圆台、2-螺母、21-螺纹通孔、22-铆接凹槽、23-环形凸缘、24-多边形端面、25-第二圆台、26-第二精加工端面、3-铝垫片、4-导线端子、5-铝车身。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

如图1-5所示，一种铝合金焊接螺栓及生产方法1，包括螺栓1和螺母2，所述螺栓1包括焊接端部11、焊接帽部12及接地螺柱13，该焊接端部11的端面呈锥形111，所述焊接帽部12靠近接地螺柱13的端面，设有第一精加工端面14；所述螺母2设有螺纹通孔21，该螺母2与接地螺柱13螺纹连接，所述螺纹通孔21的两侧端面分别为加工端面26及封闭端面，该加工端面26与第一精加工端面14紧贴，所述封闭端面设有封闭螺纹通孔21的铝垫片3。

生产方法如下，

步骤一，机加工生产尺寸达标的螺栓1、螺母2；

步骤二，对螺母2的螺纹通孔21添加润滑油脂；

步骤三，将铝垫片3与螺母2的封闭端面进行铆接封闭；

步骤四，将螺栓1与螺母2装配旋紧，并将螺栓1焊接在铝车身上。

所述方法还包括，

步骤五，将螺母2、螺栓1、铝车身做一体电泳涂装工艺处理；

步骤六，拆卸螺母2，在螺栓1上套装导线端子4后，再装配螺母2旋紧固定。

所述步骤四中，螺栓1焊接后破坏扭矩根据焊接处材料板厚设置，材料板厚2毫米-2.5毫米，破坏扭矩设置为大于7N.m；材料板厚大于2.5毫米，破坏扭矩设置为大于8N.m；

所述步骤六中，所述螺母的拆卸扭矩设置为4-7NM。

区别于现有工艺将润滑脂小心、精准涂覆于螺栓1螺纹处的工艺，本申请通过对螺母2螺纹涂覆润滑脂的新思路，对铝合金焊接螺栓的生产方法提出了改进方案。

如说明书附图5所示，铝车身5和螺栓焊接1焊接后形成一体导通，导线端子套设与螺栓1的焊接帽部12处，由螺母拧紧固定，导线端子-焊接帽部-铝车身必须确保接触面的导电性能。

本申请不对螺栓1涂覆润滑脂，而是对螺母2进行涂覆润滑脂，可以对螺母2螺孔进行加注润滑脂的工艺，也可以将整个螺母2做浸没润滑脂工艺。

只需要保证润滑脂充分填充与螺母内螺纹中即可，不需要担心润滑脂过多溢出螺孔的问题。

因为润滑油脂主要附着在螺母2上，如附图5所示，螺母2在导线端子4相对焊接帽部12的另一侧，即使螺母2第一精加工端面上有残留微量润滑脂，由于第一、第二精加工端面之间的高精度平面度公差配合，随着螺母2与螺栓1的旋紧，将第一精加工端面上的残留油脂挤压排出。使焊接帽部12的第二精加工端面不会残留影响到导电性能的油脂量。

这就是本申请改进方案后得到的显著效果，通过对螺母涂覆润滑脂，避免了导线端子关键接触面残留影响导电性的介质，又保证了螺纹配合处有润滑脂。极大降低了对加注润滑脂工艺所需要的精准性，从而降低了生产成本，提升了生产效率。

同时做出以下设置，在螺母2与接地螺柱13螺纹拧紧时，设置的第一、加工端面26贴合，利用精加工所形成的端面粗糙度平整性，在旋紧状态下形成平面密封，防止了电泳液从螺母2与焊接帽部12的缝隙进入接地螺柱13。然后通过设置的铝垫片3封闭螺母2封闭端面的螺纹通孔21，防止了电泳液从通孔另一侧进入。

在该结构下，螺栓1螺母2拧合后，可以一体做涂装工艺，且至涂装了外表面，节省了工艺无必要的消耗。

通过焊接端部11的锥形111设置，便于焊接过程的逐步熔合，由锥形111顶部首先熔合，配合焊接工艺的施压，使焊接端部11逐渐靠近铝铝车身5被焊部位，由中央逐步扩散至四周，确保了焊接部位中心的充实，避免了气泡气孔的产生，提高了焊接质量，进而避免了虚焊、脱落的情况。

所述封闭端面设有铆接凹槽22，所述铝垫片3整体压铆于铆接凹槽22中，以封闭螺纹通孔21。

通过铆接工艺，将铝垫片3整体压铆入螺母2的铆接凹槽22中，形成全面封闭，以避免电泳液进入。

所述焊接帽部12外周面为多边形。

通过设置的多边形便于后续扳手适配操作，在本实施例中，优选为八边形，其余边数亦可根据工况设置。

所述螺母2包括朝向焊接帽部12的对接侧，及靠近铝垫片3的操作侧，该对接侧外周面设有环形凸缘23，所述操作侧外周面设有多边形端面24。

通过设置的环形凸缘23，增加螺母2压紧导线端子4等物时的接触面积，通过设置的多边形端面24，便于扳手操作螺母2旋转，在本实施例中优选为六边形，其余边数亦可根据工况设置。

所述焊接帽部12靠近接地螺柱13的端面，设有第一圆台15，所述螺母2朝向第一圆台15的端面上设有第二圆台25，该第一、第二圆台25彼此相邻的端面为精加工端面。

通过设置的第一、第二圆台25，减少精加工端面的面积。

所述第一、第二圆台25外周面套设有密封垫片，所述螺母2、螺栓1旋紧压紧密封垫片。

通过在第一、第二圆台25外套设密封垫片，配合焊接帽部12和环形凸缘23的压紧，以无需精加工的方式，实现该处缝隙的密封。

所述第一、第二圆台25的外周面为多边形。

采用上述技术方案，将第一、第二圆台25的外周面设置为多边形，可以在导线端子4等物套入接地螺柱13时，利用多边形与导线端子4等物的周向卡合，避免操作螺母2拧紧而旋转时，造成的导线端子4等物随之旋转偏向的问题。

所述焊接端面的锥形111端面锥度为9°±1°。

采用上述技术方案，在本实施例的锥度设置下，便于焊接工况使用。

所述第一、第二圆台25相邻的端面呈凹凸结构嵌合。

通过嵌合结构，进一步增强精加工的面的贴合密封性。

通过对螺栓1螺母2的结构设计，实现了铝合金焊接螺栓1与螺母2一体，做阴极电泳涂装工艺，节省了内藏部位的非必要涂装浪费。并且通过对焊接端部11的结构设计，提高了焊接质量，避免了脱焊、虚焊的情况。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金焊接螺栓及生产方法，包括螺栓和螺母，其特征在于：所述螺栓包括焊接端部、焊接帽部及接地螺柱，该焊接端部的端面呈锥形，所述焊接帽部靠近接地螺柱的端面，设有第一精加工端面；所述螺母设有螺纹通孔，该螺母与接地螺柱螺纹连接，所述螺纹通孔的两侧端面分别为第二精加工端面及封闭端面，该第二精加工端面与第一精加工端面紧贴配合，所述封闭端面设有封闭螺纹通孔的铝垫片；

生产方法如下，

步骤一，机加工生产尺寸达标的螺栓、螺母；

步骤二，对螺母的螺纹通孔添加润滑油脂；

步骤三，将铝垫片与螺母的封闭端面进行铆接封闭；

步骤四，将螺栓与螺母装配旋紧，并将螺栓焊接在铝车身上。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金焊接螺栓及生产方法，其特征在于：所述方法还包括，

步骤五，将螺母、螺栓、铝车身做一体电泳涂装工艺处理；

步骤六，拆卸螺母，在螺栓上套装导线端子后，再装配螺母旋紧固定。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金焊接螺栓及生产方法，其特征在于：所述步骤四中，螺栓焊接后破坏扭矩根据焊接处材料板厚设置，材料板厚2毫米-2.5毫米，破坏扭矩设置为大于7N.m；材料板厚大于2.5毫米，破坏扭矩设置为大于8N.m；

所述步骤六中，所述螺母的拆卸扭矩设置为4-7NM。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金焊接螺栓及生产方法，其特征在于：所述封闭端面设有铆接凹槽，所述铝垫片整体压铆于铆接凹槽中，以封闭螺纹通孔。

5.根据权利要求4所述的一种铝合金焊接螺栓及生产方法，其特征在于：所述焊接帽部外周面为多边形。

6.根据权利要求5所述的一种铝合金焊接螺栓及生产方法，其特征在于：所述螺母包括朝向焊接帽部的对接侧，及靠近铝垫片的操作侧，该对接侧外周面设有环形凸缘，所述操作侧外周面设有多边形端面。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种铝合金焊接螺栓及生产方法，其特征在于：所述焊接帽部靠近接地螺柱的端面，设有第一圆台，所述螺母朝向第一圆台的端面上设有第二圆台，该第一、第二圆台彼此相邻的端面为精加工端面。

8.根据权利要求7所述的一种铝合金焊接螺栓及生产方法，其特征在于：所述第一、第二圆台的外周面为多边形。

9.根据权利要求8所述的一种铝合金焊接螺栓及生产方法，其特征在于：所述焊接端面的锥形端面锥度为9°±1°。

10.根据权利要求9所述的一种铝合金焊接螺栓及生产方法，其特征在于：所述第一、第二圆台外周面套设有密封垫片，所述螺母、螺栓旋紧压紧密封垫片；所述第一、第二圆台相邻的端面呈凹凸结构嵌合。