一種層壓結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種層壓結(jié)構(gòu)，其包括：由第一材料制成的第一導(dǎo)電體、由第二材料制成的第二導(dǎo)電體和由第三材料制成的第三導(dǎo)電體，以物理和電接觸方式彼此接近設(shè)置，所述第一導(dǎo)電體比所述第二和第三導(dǎo)電體具有更低的熔點(diǎn)并且設(shè)置在所述第二和第三導(dǎo)電體之間，所述第二導(dǎo)電體延伸穿過所述第一導(dǎo)電體而由電阻焊焊接到所述第三導(dǎo)電體上，所述第一導(dǎo)電體被抓取在所述第二導(dǎo)電體和所述第三導(dǎo)電體之間。該技術(shù)可以用于將具有數(shù)層不同材料的堆疊體相連接，并且用于連接不同的結(jié)構(gòu)形狀。
【專利說明】一種層壓結(jié)構(gòu)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本實(shí)用新型要求2013年6月26日提交的名稱為Apparatus and Methods forJoining Dissimilar Materials (用于連接異種材料的裝置和方法)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/839，478的權(quán)益，所述文獻(xiàn)通過引用的方式完整并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本實(shí)用新型涉及焊接裝置和技術(shù)，更具體地說，涉及用于連接異種材料如異種金屬的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0004]已知用于連接和裝配零件或者子組件的各種緊固件、裝置和方法，如焊接、鉚接、螺紋緊固件等。在一些情況下，會(huì)需要經(jīng)濟(jì)有效將異種金屬如鋁零件、部件、層等連接到由其他材料如鋼(無涂飾鋼、涂層鋼、低碳鋼、高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼、不銹鋼)、鈦合金、銅合金、鎂、塑料等制成的其他零件、子組件、層等。這些連接問題的解決方案包括與粘合劑和/或阻隔層相結(jié)合的機(jī)械緊固件/鉚釘，從而例如由于在異種金屬的連接處存在原電池效應(yīng)來維持足夠的接頭強(qiáng)度，并同時(shí)使腐蝕最小化。由于由鋁和其他材料生成的金屬間化合物會(huì)對(duì)機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性產(chǎn)生不利影響，所以通常不在鋁和其他材料之間采取直接焊接。在采用直接焊接的情況下，通常是某種類型的固態(tài)焊接(摩擦焊、電阻對(duì)焊、超聲焊等)或者銅焊/釬焊技術(shù)，以便最大限度地減少金屬間化合物，但是，這種接頭的機(jī)械性能有時(shí)很差或者僅適用于特定的接頭幾何形狀。
[0005]在汽車工業(yè)中，出于成本和生產(chǎn)周期的考慮(每個(gè)單獨(dú)的接頭少于3秒鐘且可以由機(jī)械手自動(dòng)地執(zhí)行)，用于將鋼與鋼連接起來的當(dāng)前技術(shù)是電阻點(diǎn)焊(RSW)。用于將鋁連接至鋼上的已知方法包括:使用普通的通孔鉚接/緊固件、自沖鉚接(SPR)，使用熱融自攻絲流鉆螺釘(FDS或者商標(biāo)名稱為EJ0TS)、攪拌摩擦點(diǎn)焊/連接(FSJ)、摩擦位連接(FBJ)，以及使用粘結(jié)劑。這些工藝中的每一種都比鋼與鋼的電阻點(diǎn)焊(RSW)更具有挑戰(zhàn)性。例如，當(dāng)采用SPR將高強(qiáng)度鋁(超過240MPa)連接至鋼上時(shí)，鋁可能在鉚接過程中破裂。此外，高強(qiáng)度鋼(>590MPa)很難穿透，需要由大型的重型鉚槍施加高等級(jí)的作用力。FSJ在汽車工業(yè)中并沒有得到廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)榻宇^性能(主要是剝離和交叉張力)相比SPR較差。另外，F(xiàn)SJ要求非常精確的對(duì)準(zhǔn)和裝配。當(dāng)接頭的厚度增加時(shí)，該工藝的周期時(shí)間可急劇增加，其中，5mm到6mm的接頭層疊可能需要7到9秒的總加工時(shí)間，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了制造鋼結(jié)構(gòu)時(shí)RSW2到3秒的周期時(shí)間。FBJ使用消耗性的焊頭(bit)并使其旋轉(zhuǎn)通過鋁，然后被焊接到鋼上。該工藝要求類似于FSJ的非常準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)和裝配，而且需要大的頂鍛力來焊接至鋼上。FDS包括將螺釘旋擰到工件上，塑化多個(gè)板中的一個(gè)，其隨后變成與螺釘?shù)穆菁y互鎖。FDS通常從一側(cè)進(jìn)行，并且要求與鋼板中的定位孔對(duì)準(zhǔn)，裝配復(fù)雜且增加了成本。因此，一直希望有用于連接和裝配零件或小部件的替代的緊固件、裝置和方法。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本公開內(nèi)容的主題一方面涉及用于連接金屬件的方法。在第一實(shí)施方案中，使用電阻焊將由第一材料制成的第一導(dǎo)電體連接到由與第一導(dǎo)電體的材料相異的第二材料制成的第二導(dǎo)電體上，包括以下步驟:以物理和電接觸方式將第一和第二導(dǎo)電體放置在一起，第一材料具有比第二材料更低的熔點(diǎn)；以與第一材料物理和電接觸的方式放置由第三材料制成的第三導(dǎo)電體，以形成包括第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和第三導(dǎo)電體的至少一部分的導(dǎo)電堆疊體，第三材料可焊接到第二材料上并且比第一材料具有更高的熔點(diǎn)；施加跨所述堆疊體的電勢(shì)，感應(yīng)出流經(jīng)堆疊體的電流并產(chǎn)生電阻熱，所述電阻熱使第一導(dǎo)電體的至少部分軟化；將第三導(dǎo)電體的軟化部分經(jīng)過第一導(dǎo)電體的軟化部分向第二導(dǎo)電體推壓；并且在第三導(dǎo)電體的所述部分接觸第二導(dǎo)電體后，將第三導(dǎo)電體焊接到第二導(dǎo)電體上。
[0007]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一材料包括鋁、鎂及其合金中的至少一種。
[0008]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第二材料包括鋼、鈦及其合金中的至少一種。
[0009]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第三材料包括鋼、鈦及其合金中的至少一種。
[0010]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第三導(dǎo)電體的一部分覆蓋第一導(dǎo)電體的上涌部分，在推壓第三導(dǎo)電體的所述部分經(jīng)過第一導(dǎo)電體時(shí)，上涌部分發(fā)生位移。
[0011]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和第三導(dǎo)電體在緊鄰所述第三導(dǎo)電體被焊接到所述第二導(dǎo)電體上的地方呈層的形式。
[0012]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述層是金屬薄片。
[0013]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和第三導(dǎo)電體中的至少一者呈結(jié)構(gòu)件的形式。
[0014]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，在直接電阻焊過程中施加所述電勢(shì)。
[0015]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，在間接電阻焊過程中施加所述電勢(shì)。
[0016]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，在串聯(lián)電阻焊過程中施加所述電勢(shì)。
[0017]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述堆疊體包括熔點(diǎn)小于第二和第三導(dǎo)電體的熔點(diǎn)的多個(gè)導(dǎo)電體。
[0018]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第二導(dǎo)電體和第三導(dǎo)電體是一體的，第二導(dǎo)電體與第三導(dǎo)電體可由折疊區(qū)分，并且進(jìn)一步包括折疊步驟以產(chǎn)生所述折疊和插入步驟以將第一導(dǎo)電體插入到所述折疊中，以在施加跨所述堆疊體的電勢(shì)的步驟之前產(chǎn)生所述堆疊體。
[0019]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述折疊產(chǎn)生J形狀。
[0020]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述折疊產(chǎn)生U形狀。
[0021]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，多次進(jìn)行所述折疊步驟以產(chǎn)生多個(gè)折疊。
[0022]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述折疊產(chǎn)生S形狀。
[0023]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述折疊產(chǎn)生W形狀。
[0024]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，將多個(gè)導(dǎo)電體插入到所述多個(gè)折疊中。
[0025]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述焊接步驟同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)焊縫。
[0026]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述折疊產(chǎn)生具有二分底部分和頂部分的T形狀，所述插入步驟包括將第一導(dǎo)電體插入到所述二分底部分，跨第一導(dǎo)電體和所述二分底部分的堆疊體進(jìn)行所述焊接步驟。
[0027]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，進(jìn)一步實(shí)施將另一個(gè)導(dǎo)電體連接到所述T形狀的頂部分上的步驟。
[0028]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，在所述推壓和焊接步驟中施加的力是可調(diào)節(jié)，并且進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)所述力的步驟。
[0029]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，可以執(zhí)行調(diào)節(jié)所述電流和力的步驟以適應(yīng)不同厚度的第一導(dǎo)電體、第二導(dǎo)電體和第三導(dǎo)電體。
[0030]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，在施加、推壓和焊接步驟期間不穿透第三層和第二層。
[0031]另一方面，本公開內(nèi)容的主題還涉及一種層壓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有以物理和電接觸方式彼此接近設(shè)置的由第一材料制成的第一導(dǎo)電體、由第二材料制成的第二導(dǎo)電體和由第三材料制成的第三導(dǎo)電體，第一導(dǎo)電體比第二和第三導(dǎo)電體具有更低的熔點(diǎn)并且設(shè)置在第二和第三導(dǎo)電體之間，第二導(dǎo)電體延伸穿過第一導(dǎo)電體而由電阻焊焊接到所述第三導(dǎo)電體上，第一導(dǎo)電體被抓取在第二導(dǎo)電體和第三導(dǎo)電體之間。
[0032]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述第一導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形槽形式，第二導(dǎo)電體呈如下所述的立股形式，即，其延伸經(jīng)過所述長(zhǎng)條形槽并在限定第三導(dǎo)電體的折疊處自身回折，第一導(dǎo)電體的一部分設(shè)置在所述折疊中并通過將第二導(dǎo)電體焊接到第三導(dǎo)電體上而固定在所述折疊中。
[0033]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體呈板形式，第二和第三導(dǎo)電體呈具有L形截面的梁形式，第一導(dǎo)電體夾在第二和第三導(dǎo)電體之間。
[0034]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)板和L形截面的梁。
[0035]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體呈I梁形式，第二導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形槽形式，所述長(zhǎng)條形槽可插入到由第一導(dǎo)電體的I形狀限定的中空部分內(nèi)，并且第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板設(shè)置在所述I形狀的頂部分上。
[0036]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述第一、第二和第三導(dǎo)電體各自為管狀，第二導(dǎo)電體能夠被共軸插入到第三導(dǎo)電體的至少一部分中，第一導(dǎo)電體具有允許其插在所述第二和第三導(dǎo)電體之間的尺寸。
[0037]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一和第二導(dǎo)電體各自為管狀，第二導(dǎo)電體具有允許其插在第一導(dǎo)電體內(nèi)部的尺寸，所述第三導(dǎo)電體是抵靠在與所述第二導(dǎo)電體毗鄰的第一導(dǎo)電體的外部而設(shè)置的板。
[0038]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一和第二導(dǎo)電體具有矩形和圓形截面形狀中的至少一種。
[0039]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體呈管形式，第二導(dǎo)電體呈板形式，抵靠在所述第一導(dǎo)電體的內(nèi)部，第一導(dǎo)電體具有開口，所述開口的尺寸允許第二導(dǎo)電體從其插入，第三導(dǎo)電體呈板形式，抵靠在鄰近第二導(dǎo)電體的第一導(dǎo)電體的外部，第一導(dǎo)電體夾在第二導(dǎo)電體與第三導(dǎo)電體之間。
[0040]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形槽形式，第二導(dǎo)電體呈槽形式，插入第一導(dǎo)電體的中空部分，第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板鄰近第二導(dǎo)電體設(shè)置，第一導(dǎo)電體夾在第二導(dǎo)電體與第三導(dǎo)電體之間。
[0041]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形槽形式，第二導(dǎo)電體呈管形式，插入第一導(dǎo)電體的中空部分，第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板鄰近第二導(dǎo)電體設(shè)置，第一導(dǎo)電體夾在第二導(dǎo)電體與第三導(dǎo)電體之間。
[0042]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形管形式，第二導(dǎo)電體呈C形托架形式，插入第一導(dǎo)電體的中空部分，第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板鄰近第二導(dǎo)電體設(shè)置，第一導(dǎo)電體夾在第二導(dǎo)電體與第三導(dǎo)電體之間。
[0043]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體具有允許插入焊接電極的孔隙。
[0044]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體呈管狀，第二導(dǎo)電體呈管狀，第一導(dǎo)電體具有側(cè)孔隙，所述側(cè)孔隙允許第二導(dǎo)電體以相對(duì)于第一導(dǎo)電體成角度的插入，第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板鄰近所述第二導(dǎo)電體設(shè)置，第一導(dǎo)電體夾在第二導(dǎo)電體與第三導(dǎo)電體之間。
[0045]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，第一導(dǎo)電體具有鄰近所述側(cè)孔隙的從其延伸的接頭片。
[0046]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括類似于第二導(dǎo)電體的第四導(dǎo)電體，第二和第四導(dǎo)電體在所述孔隙處斜接并連接。
[0047]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，將所述結(jié)構(gòu)重復(fù)多次以形成桁架結(jié)構(gòu)。
[0048]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括類似于第二導(dǎo)電體的第四導(dǎo)電體，并且第一導(dǎo)電體具有第二孔隙，第二和第四導(dǎo)電體分別沿偏斜線插入到所述孔隙和第二孔隙中。
[0049]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，進(jìn)一步包括在第一材料、第二材料和第三材料中的至少一者上的涂層。
[0050]在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述涂層是鋁合金、鍍鋅、鋅電鍍和防腐漆中的至少一種。
[0051 ] 在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面，所述涂層是粘合劑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]為了更完整地理解本公開內(nèi)容，參考與附圖結(jié)合考慮的示例性實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述。
[0053]圖1是依次顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接三層材料的示意性剖視圖。
[0054]圖2是依次顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接三層材料的示意性剖視圖，中間層在每個(gè)上側(cè)面上具有涂層。
[0055]圖3是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接三個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0056]圖4是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接四個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0057]圖5是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接五個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
[0058]圖6是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接2個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，所述結(jié)構(gòu)之一具有“ J”構(gòu)型。
[0059]圖7是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接3個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，所述結(jié)構(gòu)之一具有“ J”構(gòu)型。
[0060]圖8是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接4個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，所述結(jié)構(gòu)之一具有“ J”構(gòu)型。
[0061]圖9是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接2個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，所述結(jié)構(gòu)之一具有“S”構(gòu)型。
[0062]圖10是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接3個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，所述結(jié)構(gòu)之一具有“S”構(gòu)型。
[0063]圖11是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接2個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，所述結(jié)構(gòu)之一具有“U”構(gòu)型。
[0064]圖12是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接3個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，所述結(jié)構(gòu)之一具有“U”構(gòu)型。
[0065]圖13是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接3個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，所述結(jié)構(gòu)之一具有“W”構(gòu)型。
[0066]圖14是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接2個(gè)結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖，所述結(jié)構(gòu)之一具有“T”構(gòu)型。
[0067]圖15是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊接由4個(gè)“L”形托架將4個(gè)相交結(jié)構(gòu)組裝成“ + ”構(gòu)型的示意性剖視圖。
[0068]圖16是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案從配合結(jié)構(gòu)形成并通過電阻焊連接的復(fù)合梁的示意性透視圖。
[0069]圖17a和圖17b分別是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接的組裝件的分解圖和透視圖。
[0070]圖18a和圖18b是顯示使用“T”形托架將第一結(jié)構(gòu)依次組裝到板的示意性剖視圖，所述T形托架根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接。
[0071]圖19和圖20是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案待通過電阻焊連接的組裝結(jié)構(gòu)的分解圖。
[0072]圖21是圖19和圖20的結(jié)構(gòu)的組裝件的透視圖。
[0073]圖22是圖21的組裝件的剖視圖，所述剖視圖沿剖面線22-22截取并沿箭頭的方向觀察。
[0074]圖23是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案待通過電阻焊連接的結(jié)構(gòu)的組裝件的分解圖。
[0075]圖24是圖23中所示的結(jié)構(gòu)的堆疊體的剖視圖。
[0076]圖25是在圖24中顯示并準(zhǔn)備根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的那些結(jié)構(gòu)的替代性結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0077]圖26是在圖24中顯示并準(zhǔn)備根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的那些結(jié)構(gòu)的替代性結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0078]圖27是在圖24中顯示并準(zhǔn)備根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的那些結(jié)構(gòu)的替代性結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0079]圖28是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案待通過電阻焊連接的結(jié)構(gòu)的組裝件的分解圖。
[0080]圖29是在圖28中顯示的待根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0081]圖30是準(zhǔn)備根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0082]圖31是準(zhǔn)備根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0083]圖32是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接的結(jié)構(gòu)的組裝件的透視圖。
[0084]圖33是用于形成圖32組裝件的待根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0085]圖34是準(zhǔn)備根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0086]圖35是準(zhǔn)備根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0087]圖36是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接的結(jié)構(gòu)的組裝件的透視圖。
[0088]圖37是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接的結(jié)構(gòu)的組裝件的透視圖。
[0089]圖38是圖37組裝件的待根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案焊接的結(jié)構(gòu)的堆疊體的示意性剖視圖。
[0090]圖39是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接的結(jié)構(gòu)的組裝件的透視圖。
[0091]圖40和圖41是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接的結(jié)構(gòu)的組裝件的分解圖和示意性剖視圖。
[0092]圖42和圖43分別是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接的結(jié)構(gòu)的組裝件的側(cè)視圖和透視圖。
[0093]圖44和圖45是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊連接的結(jié)構(gòu)的組裝件的透視圖和示意性剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0094]圖1顯示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案連接三層材料10、12、14。層10、12、14相異，例如，異種金屬，如鋼和鋁。例如，外層10和14可以是鋼合金并且中間層12可以是鋁合金。如所示，可以將可相互焊接的兩個(gè)外層10、14經(jīng)中間層12彼此焊接在一起，以形成層壓結(jié)構(gòu)L1。這在標(biāo)記為A-E的順序工序中顯示。如工序A中所示，這種工藝可以在具有相對(duì)電極的常規(guī)點(diǎn)焊工作站實(shí)施，在工序A中，所述電極的端部16和18在焊接之前接觸層10、12、14的堆疊體。在工序B中，由常規(guī)焊接機(jī)(未示出)施加的相反力F1、F2使端部16、18朝向彼此移動(dòng)，并且在電極16、18之間施加電勢(shì)，產(chǎn)生通過所述電極和層10、12、14的電流I。在整個(gè)工序B-D施加力F1、F2和電流I，并且各自的大小和持續(xù)時(shí)間可以根據(jù)每個(gè)工序的要求而變化。例如，從工序A轉(zhuǎn)變至工序C的過程中為加熱/塑化鋁層12所需要的電流I可以小于在工序C和D期間出現(xiàn)的將鋼層10焊接到鋼層14上所需要的電流。同樣，可以改變力F1和F2以適合不斷變化的加工要求。
[0095]電流I將層10、12、14中的每一層加熱到這樣的溫度，在該溫度下，鋁層12塑化，并且當(dāng)電極16、18將上層10和下層14朝向彼此推壓時(shí)，鋁層12可以因此被位移/穿透。鋁層12由電流I以電阻方式加熱并且還通過來自層10、14的傳導(dǎo)加熱。層10、14具有比鋁層12更低的熱和電傳導(dǎo)性，因此，如下文描述，一般利用適合在鋼中產(chǎn)生電阻點(diǎn)焊縫的電阻點(diǎn)焊機(jī)所產(chǎn)生的低電流來獲得可以用來塑化鋁層12以及將層10焊接到層14中所需要的熱。由于鋁合金層12具有比鋼合金層10、14更低的熔點(diǎn)，鋁層12達(dá)到會(huì)聚層10、14能使其產(chǎn)生位移的塑性狀態(tài)，在力F1、F2和電流I作用下，會(huì)聚層10、14在鄰近電極16、18處形成會(huì)聚凹陷10D、14D(截面為U形)，并使會(huì)聚層10、14穿透鋁層12。如工序B處所示，層10、14的會(huì)聚導(dǎo)致層12在層10、14的會(huì)聚區(qū)處的鋁合金產(chǎn)生位移，從而形成環(huán)形增厚(僅在工序B中以虛線示意)，在軟化的層10、14中鄰近凹陷10D、14D產(chǎn)生上涌部分10U和14U。如工序C和D處所示，層10、14完全會(huì)聚，將層12在表面匯聚區(qū)10C、14C處的鋁合金擠出，于是，層10、14開始在接觸區(qū)10C、14C處熔化，并且熔融金屬區(qū)Μ開始在層10和14的界面處形成。區(qū)Μ是其中層10、14的金屬液化并混合的焊接材料或者“熔核”。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，施加電流I直至焊接區(qū)Μ>3*平方英寸(外層10、14的最小厚度)。如工序Ε處所示，在工序D處已經(jīng)完成焊接后，可以移除力F1、F2和電流I，并且撤回電極端部16和18，因此熔融帶Μ硬化形成焊縫W。
[0096]如圖2中所示，前述工藝過程可以在具有阻隔層20、22的情況下實(shí)施，譬如施加于層12的下表面和上表面或者層10、14的表面以避免與層12接觸的預(yù)處理表面或者漆料/底漆的粘結(jié)層(未示出)，只要該阻隔層不阻止電流I流過，阻礙電阻加熱。通過這種方式，被連接的異種金屬層10、12、14之間的接觸以及不想要的原電池反應(yīng)和腐蝕都會(huì)減少。本公開內(nèi)容的連接工藝過程歸結(jié)于在穿透階段和焊接階段B-D期間層10、12、14的位移，因此，該工藝過程適合一系列厚度的層10、12、14。
[0097]在一個(gè)實(shí)例中，工序Β和C可以具有大小例如從600至2000鎊的伴生力和大小例如從4，000至24，000安培的電流水平ΙΗ，這適合于塑化具有2mm厚度的鋁層12并將平均厚度2.0mm的低碳鋼層10焊接到1.0mm厚度的780MPa鍍鋅涂層鋼的層14。這些大小的力和電流僅僅是示例性的，并取決于層10、12、14的尺度和組成。從工序B轉(zhuǎn)變到工序C的持續(xù)時(shí)間可以在0.2到2.0秒的數(shù)量級(jí)。進(jìn)一步接著這個(gè)實(shí)例并使用層10、12、14的相同尺度和特性，工序D可以利用大小例如從500至800鎊的伴生力FW和大小例如從6，000至18，000安培的電流水平IW，這適合于使層10、14開始熔化以形成熔融焊接區(qū)M?？梢詫⒘W的大小在工序D處改變成大小例如從600至1，000鎊的力FT (未示出)和大小例如從3，000至12，000安培的電流水平IT(未示出)以形成擴(kuò)大的焊接區(qū)，以將焊縫回火并使其具有4_至6_平均截面直徑。完成工序可能需要，例如，0.1至0.5秒。
[0098]盡管前面的實(shí)例提及外層10、14由鋼制成，這些層可以來自其他材料，如鈦。同樣，中間層12可以是鋁合金或者另一種材料，如鎂合金。為了穿透中間層如層12，外層10和/或14應(yīng)當(dāng)由熔點(diǎn)比加熱/穿透階段(例如，工序Β和C(圖1))期間被穿透的中間層12更高的材料制成。為了實(shí)施焊接階段，例如，工序D，層10、14必須相容以被電阻焊接。例如，如果層10由高強(qiáng)度(>590MPa)鍍鋅鋼制成，則層14可以由例如標(biāo)準(zhǔn)的低碳鋼、高強(qiáng)度鋼(>590MPa)或者不銹鋼等級(jí)制成。
[0099]在根據(jù)本公開內(nèi)容實(shí)施的焊接操作的一個(gè)實(shí)例中，市售電動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)(如可以從Centerline Welding, Ltd.250kVAAC購得的電阻點(diǎn)焊臺(tái)式焊接工作站)可以被用來連接三個(gè)層10、12、14，如相對(duì)于圖1顯示和上文所描述的，層10和14是0.7mm 270MPa鍍鋅鋼，層12是1.5mm 7075-T6鋁合金。上部電極頭16和下部電極頭18是標(biāo)準(zhǔn)的市售電極。
[0100]因?yàn)榇B接的層(例如，10、12、14)在焊接期間處于壓緊狀態(tài)，并且受熱影響的區(qū)域主要限于電極16、18的觸著部分，因此本公開內(nèi)容的一些方面會(huì)出現(xiàn)下部變形。結(jié)合在一起的層10、12、14中會(huì)含有金屬間化合物或因穿透中間層12而產(chǎn)生的材料。
[0101]在層10和14之間形成的焊縫不穿透鄰近焊縫的那些層的表面，保留外觀、耐腐蝕性和不透水性。在穿透層12的過程中，例如，在圖1的工序B和C處和焊接階段，工序D，金屬間化合物從焊接區(qū)Μ被擠出。本公開內(nèi)容的方法和裝置與為鋼薄板電阻焊接開發(fā)的常規(guī)RSW設(shè)備兼容。層10、14可以任選地涂飾(鍍鋅、合金化熱鍍鋅、熱浸、鋁化)以改善耐腐蝕性。
[0102]本公開內(nèi)容的焊接過程不需要導(dǎo)孔，但也可以適用于具有導(dǎo)孔的中間層12。導(dǎo)孔也可以用來允許電流穿過介電層如粘結(jié)層或抗腐蝕涂層/層20、22?？梢愿鶕?jù)焊縫留下的空腔的質(zhì)量保證測(cè)量結(jié)果，即通過測(cè)量空腔尺寸，檢驗(yàn)本方法的焊接質(zhì)量。也可以(在例如層10、14)的側(cè)面上利用超聲NDE技術(shù)監(jiān)測(cè)焊縫質(zhì)量。
[0103]與FDS(EJOTS)、SPR和SFJ相比，用來連接異種材料層的本公開內(nèi)容的裝置占用空間較小，因此可進(jìn)入更緊湊的空間。由于層10、12、14在圖1的工序Β-D期間被加熱/軟化，本公開內(nèi)容的裝置和方法使用與SPR插入力相比較低的壓力。由于不需要用緊固件穿透鋼金屬，反而使用點(diǎn)焊，本公開內(nèi)容的方法和裝置具有連接高強(qiáng)度鋁(對(duì)SPR操作期間破裂敏感)和連接高強(qiáng)度鋼及超高強(qiáng)度鋼的能力。
[0104]由于本實(shí)用新型的總體工藝在如何固定組成層/部件方面類似于常規(guī)電阻點(diǎn)焊接(RSW)，本公開內(nèi)容的設(shè)備和方法不需要旋轉(zhuǎn)部件并且有利于解決部件配合問題。此外，所述方法可以迅速實(shí)施，提供與常規(guī)RSW相似的快加工速度。本公開內(nèi)容的裝置和方法可以適于在鍛鋁和鑄鋁產(chǎn)品，并且可以用來生產(chǎn)相容性金屬接頭，而非雙金屬焊縫，因?yàn)閷X焊接到鋼時(shí)，雙金屬焊縫可能具有低接頭強(qiáng)度。如下所述，本公開內(nèi)容的裝置和方法可以用來連接多層不同的材料。
[0105]圖3顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接三個(gè)結(jié)構(gòu)30、32、34，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。在這個(gè)實(shí)例中，結(jié)構(gòu)32可以是例如由鋁合金制成的箱型中空梁，并具有被抓取在L形結(jié)構(gòu)30、34之間的腿部結(jié)構(gòu)32L。可以制造、鑄造、鍛造或擠出結(jié)構(gòu)32。根據(jù)需要，可以沿結(jié)構(gòu)30、32、34的長(zhǎng)度產(chǎn)生多條焊縫Wo圖3示出了結(jié)構(gòu)30、32、34的截面并以立體方式顯示。為了描述的簡(jiǎn)潔性，下文描述的圖可以僅顯示剖視圖。
[0106]圖4顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接4個(gè)結(jié)構(gòu)40、42、44、46，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。在這個(gè)實(shí)例中，例如由鋁合金制成的2個(gè)L形中間結(jié)構(gòu)42、44被抓取在例如由鋼制成并在焊縫W處連接的2個(gè)L形結(jié)構(gòu)40、46之間。當(dāng)本文提到時(shí)，“鋼”應(yīng)當(dāng)包括各種類型的鋼，包括不銹鋼和鈦合金?！颁X合金”應(yīng)當(dāng)包含鎂合金。
[0107]圖5顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接5個(gè)結(jié)構(gòu)50、52、54、56、58，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。在這個(gè)實(shí)例中，例如由鋁合金制成的兩個(gè)L形中間結(jié)構(gòu)52、56抓取在例如由鋼等制成的3個(gè)L形結(jié)構(gòu)50、54、58之間。焊縫W1將結(jié)構(gòu)50連接到結(jié)構(gòu)54并且焊縫W2將結(jié)構(gòu)54連接到結(jié)構(gòu)58，分別將結(jié)構(gòu)52和56抓取在其之間。
[0108]圖6顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接兩個(gè)結(jié)構(gòu)60、62，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。在這個(gè)實(shí)例中，例如由鋁合金制成的L形中間結(jié)構(gòu)62被抓取在例如由鋼制成的結(jié)構(gòu)60的“J”部分60J中，并且根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在那里。在這個(gè)實(shí)例中，焊縫W在“J “部分60J的相對(duì)部分之間形成。
[0109]圖7顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接3個(gè)結(jié)構(gòu)70、72、74，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。在這個(gè)實(shí)例中，例如由鋁合金制成的兩個(gè)中間結(jié)構(gòu)72、74被抓取在例如由鋼制成的結(jié)構(gòu)70的“J”部分70J中，并且根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在那里。焊縫W在“J”部分70J的相對(duì)部分之間形成。
[0110]圖8顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接4個(gè)結(jié)構(gòu)80、82、84、86，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。在這個(gè)實(shí)例中，例如由鋁合金制成的兩個(gè)中間結(jié)構(gòu)82、86沿結(jié)構(gòu)84(鋼)被抓取在例如由鋼制成的結(jié)構(gòu)80的“J”部分80J中，并且根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在那里。在這個(gè)實(shí)例中，焊接W1在中間鋼結(jié)構(gòu)84和結(jié)構(gòu)80之間形成，焊接W2在中間結(jié)構(gòu)84的另一側(cè)和結(jié)構(gòu)80的J形部分80J之間形成。
[0111]圖9顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接兩個(gè)結(jié)構(gòu)90、92，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。在這個(gè)實(shí)例中，例如由鋁合金制成的中間結(jié)構(gòu)92被抓取在例如由鋼制成的結(jié)構(gòu)90的S形部分90S的底部彎曲部90C2中，并且根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在那里。在這個(gè)實(shí)例中，焊縫W1在結(jié)構(gòu)90的彎曲部90C1的相對(duì)部分之間形成，焊縫W2在結(jié)構(gòu)90的彎曲部90C2的相對(duì)部分之間形成，將結(jié)構(gòu)92抓取其中。
[0112]圖10是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊接連接3個(gè)結(jié)構(gòu)100、102,104的示意性剖視圖，結(jié)構(gòu)100具有“S”構(gòu)型。例如由鋁合金制成的中間結(jié)構(gòu)102被抓取在例如由鋼制成的結(jié)構(gòu)100的S形部分的頂部彎曲部100C1中。例如由鋁合金制成的中間結(jié)構(gòu)104被抓取在結(jié)構(gòu)100的S形部分的底部彎曲部100C2中。結(jié)構(gòu)102和104均被根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在S形部分100S中。焊縫W1在彎曲部100C1的相對(duì)部分之間形成，焊縫W2在結(jié)構(gòu)100的彎曲部100C2的相對(duì)部分之間形成。
[0113]圖11顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接兩個(gè)結(jié)構(gòu)110、112，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。在這個(gè)實(shí)例中，例如由鋁合金制成的中間結(jié)構(gòu)112被抓取在例如由鋼制成的“U”形結(jié)構(gòu)110中，并且根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在那里。在這個(gè)實(shí)例中，焊縫W在U形結(jié)構(gòu)110的相對(duì)部分之間形成。
[0114]圖12顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接3個(gè)結(jié)構(gòu)120、122、124，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。例如由鋁合金制成的中間結(jié)構(gòu)122、124被抓取在例如由鋼制成的“U”形結(jié)構(gòu)120中，并且根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在那里。焊縫W在U形結(jié)構(gòu)120的相對(duì)部分之間形成。
[0115]圖13顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接3個(gè)結(jié)構(gòu)130、132、134，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。例如由鋁合金制成的中間結(jié)構(gòu)132、134被抓取在例如由鋼制成的構(gòu)成W形結(jié)構(gòu)130的U形結(jié)構(gòu)130U1和130U2中，并且根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在那里。焊縫W1、W2和W3在構(gòu)成W形結(jié)構(gòu)130的U形結(jié)構(gòu)130U1和130U2的相對(duì)部分之間形成。
[0116]圖14顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接2個(gè)結(jié)構(gòu)140、142，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。在這個(gè)實(shí)例中，例如由鋁合金制成的中間結(jié)構(gòu)142被抓取在例如由鋼制成的分叉T形結(jié)構(gòu)140中，并且根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在那里。在這個(gè)實(shí)例中，焊縫W在T形結(jié)構(gòu)140的相對(duì)的底部分140B1和140B2之間形成。
[0117]圖15顯示本公開內(nèi)容的方法可以用來通過電極16、18施加的電阻焊而連接8個(gè)結(jié)構(gòu)150、152、154、156、158、160、162、164，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。例如由鋁合金制成的中間結(jié)構(gòu)152、156、160和164被抓取在例如由鋼制成的4個(gè)L形結(jié)構(gòu)150、154、158和162之間，并且根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案通過電阻焊固定在那里。焊縫Wl、W2、W3和W4在相對(duì)的L形結(jié)構(gòu)150、154、158和162之間形成。
[0118]圖16顯示復(fù)合梁170，通過電極16、18施加的電阻焊連接配合結(jié)構(gòu)172 (例如由鋁制成)和結(jié)構(gòu)174 (由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。沿U形部分174U1和174U2的一系列焊縫Wl、W2、W3、W4等使結(jié)構(gòu)170固定在一起。
[0119]圖17a和圖17b顯示復(fù)合梁180，通過電極16、18(未示出)施加的電阻焊連接配合結(jié)構(gòu)182(例如由鋁制成)和T形結(jié)構(gòu)184、184’ (由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。如對(duì)于圖14所述，貫穿結(jié)構(gòu)182的部分184B1和184B2的點(diǎn)焊縫可以用來將結(jié)構(gòu)184固定到I梁結(jié)構(gòu)182。相同方案適用于結(jié)構(gòu)184’。插槽S容納I梁結(jié)構(gòu)182的中心立股C。上部分例如184T可以作為安裝法蘭用來點(diǎn)焊例如由鋼制成的板186，如圖17b中的焊縫W所顯示。
[0120]圖18a和18b顯示與圖17a、17b中所示的結(jié)構(gòu)180具有相似構(gòu)造的復(fù)合結(jié)構(gòu)190，結(jié)構(gòu)190由通過電極16、18施加的電阻焊連接的配合結(jié)構(gòu)192 (例如由鋁制成)和T形結(jié)構(gòu)194、194’(由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。部分194B1和194B2的點(diǎn)焊縫貫穿延長(zhǎng)部分192A(194’具有相似構(gòu)型)和192B以將結(jié)構(gòu)194、194’固定到結(jié)構(gòu)192。上部分例如194T、194’ T可以作為安裝法蘭用來點(diǎn)焊例如由鋼制成的板196，如圖18b中的焊縫WS所顯示。
[0121]圖19-22顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)200，通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)202(例如由鋁制成)、錐形管狀結(jié)構(gòu)204(例如由結(jié)構(gòu)鋼或鑄鋼制成)和套環(huán)結(jié)構(gòu)206(例如由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。結(jié)構(gòu)204具有底座部分204B、錐形部分204T和在其上面可滑動(dòng)地安裝中空梁結(jié)構(gòu)202的接管頭部分204N。在結(jié)構(gòu)202上可滑動(dòng)地安裝套環(huán)結(jié)構(gòu)206。點(diǎn)焊縫W貫穿中空梁結(jié)構(gòu)202以使套環(huán)結(jié)構(gòu)206連接到接管頭部分204N上，因此通過電阻焊將組裝件200固定在一起?？梢詫⒑缚pW描述為鉚釘，所述鉚釘將套環(huán)結(jié)構(gòu)206和梁結(jié)構(gòu)202鉚接到接管頭部分204N上。如圖20中所示，可以由單焊槍實(shí)施這個(gè)焊接/鉚接操作，通過電極16、18設(shè)置在結(jié)構(gòu)200的對(duì)側(cè)以在區(qū)域A1和A2內(nèi)同時(shí)實(shí)施焊接，產(chǎn)生如圖22中所示的焊縫Wl、W2。同樣地，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)焊縫W3、W4，多條焊縫的同時(shí)產(chǎn)生減少為完成焊接/鉚接操作所需要的工件/焊接裝置再定位操作的次數(shù)。
[0122]圖23和圖24顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)210，通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)212 (例如由鋁制成)、由鋼制成的管狀結(jié)構(gòu)214和板216A、216B (例如由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。結(jié)構(gòu)214可以相對(duì)于結(jié)構(gòu)212具有任何給定的長(zhǎng)度，但是在描述的實(shí)施方案中應(yīng)當(dāng)與板材216A、216B重疊，以允許將所述板點(diǎn)焊到結(jié)構(gòu)214上，結(jié)構(gòu)214可以滑動(dòng)地安裝在結(jié)構(gòu)212內(nèi)部。所產(chǎn)生的復(fù)合體210具有結(jié)構(gòu)212、214和216A、216B中每一者的特性。在一個(gè)替代性實(shí)施方案中，管狀結(jié)構(gòu)214可以再分成多個(gè)獨(dú)立管狀結(jié)構(gòu)，例如，第一獨(dú)立管狀結(jié)構(gòu)靠近一端設(shè)置在空梁212中，其余獨(dú)立管狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在另一端或者中間位置，允許其他的板216安裝在另一端或者中間位置。
[0123]圖25-27顯示圖23和圖24中所示的復(fù)合結(jié)構(gòu)210的變體210A、210B、210C。更具體地，內(nèi)部結(jié)構(gòu)220 (圖25)、222(圖26)、224(圖27)顯示三種不同的截面形狀。圖25和圖26顯示直接焊接的焊接堆疊體布置，其中電流分別在16A和18A以及16B和18B之間通過。焊接可以是推拉型的，允許同時(shí)實(shí)現(xiàn)4條焊縫。應(yīng)指出為了描述的簡(jiǎn)潔性，在圖25和圖25之后的圖中不顯示其中將實(shí)施焊接的區(qū)域，但是這類區(qū)域類似圖20的鄰近電極16、18的區(qū)域A1、A2，在圖25-27中鄰近電極16A、16B、18A、18B。圖27顯示一種替代性電極布置，其中電極16A和16B限定一電流通路，所述電流通路包括在堆疊體210C的另一側(cè)上的單電極18A?？蛇x地，中空梁(管狀)結(jié)構(gòu)212可以從包裹在內(nèi)部結(jié)構(gòu)220、222、224周圍的薄板形成。
[0124]圖28和圖29顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)220，通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)222 (例如由鋁制成)、板224和多個(gè)圓盤226 (例如由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。中空梁結(jié)構(gòu)222具有多個(gè)開口 222H，圓盤226可以經(jīng)開口 222H插入并且與電極18接觸，以允許將圓盤226通過梁結(jié)構(gòu)222點(diǎn)焊到板224上。
[0125]圖30顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)230的堆疊體，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)230通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)232 (例如由鋁制成的)、板234和U形件(通道)236 (例如由鋼制成)形成，所述電極16、18如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。U形件236可以是彈簧加力的，即，U形件可以被偏壓以向外擴(kuò)張并可以摩擦地夾緊中空梁結(jié)構(gòu)232。U形件236可以通過電磁成形、過盈配合、機(jī)械接觸、結(jié)合、緊固、咬接、硬焊等插入到中空梁結(jié)構(gòu)232中。
[0126]圖31顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)240的堆疊體，所述復(fù)合結(jié)構(gòu)240通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)242 (例如由鋁制成的)、板244和中空梁(管狀)246 (例如由鋼制成)形成，所述電極16、18如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。中空梁246可以通過電磁成形、過盈配合、機(jī)械接觸、結(jié)合、緊固、咬接、硬焊等插入到中空梁結(jié)構(gòu)242中。
[0127]圖32和圖33顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)250，通過電極16、18’施加的電阻焊連接的中空?qǐng)A柱狀梁結(jié)構(gòu)252 (例如由鋁制成)、板254和中空?qǐng)A柱狀支撐梁結(jié)構(gòu)256 (例如由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。板254具有相對(duì)于梁結(jié)構(gòu)252互補(bǔ)成型的弧形部分254A。多條焊縫W將板254固定到支撐梁256上。圖33顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)250的焊接堆疊體。電極18’具有較大的表面積，從而分散電流和因電阻流引起的熱，且并不導(dǎo)致在與梁結(jié)構(gòu)252的界面處發(fā)生熔化。電極16具有正常點(diǎn)焊布置，從而它聚集電流和熱以形成點(diǎn)焊縫W。
[0128]圖34顯示I梁結(jié)構(gòu)262(例如由鋁制成的)、板264和一對(duì)槽形梁266A、266B(例如由鋼制成)形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)260的堆疊體，所述槽形梁可以通過如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用的電極16、18施加的電阻焊連接到板264上。由于電極16、18均在板264的相同側(cè)面上，可以將焊接布置描述為單面焊接。
[0129]圖35顯示箱形I梁結(jié)構(gòu)272 (例如由鋁制成的)、板274和一對(duì)槽形梁276A、276B(例如由鋼制成)形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)270的堆疊體，所述槽形梁可以通過如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用的電極16、18施加的電阻焊連接到板274上。由于電極16、18均在板274的相同側(cè)面上，可以將焊接布置描述為單面焊接。槽形梁276A，276B可以套疊地在一個(gè)末端插入梁結(jié)構(gòu)272中，或者開口 2720可以設(shè)置在梁結(jié)構(gòu)272中以允許插入槽形梁，例如276Bo
[0130]圖36顯示了帶進(jìn)入窗282W的中空梁結(jié)構(gòu)282(例如由鋁制成)形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)280，從進(jìn)入窗282W，可以插入托架284(例如由鋼制成)，并且可以插入電極18以進(jìn)行如上所述的點(diǎn)焊操作，以固定托架284附近的、靠著梁結(jié)構(gòu)282的外表面放置的板或者其他鋼構(gòu)件(未示出)。顯示托架286的替代類型設(shè)置在梁282的開口端處并且可以執(zhí)行與托架284相似的功能。
[0131]圖37和圖38顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)290，通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)292 (例如由鋁制成)、板294和中空梁結(jié)構(gòu)296 (例如由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。梁結(jié)構(gòu)292具有允許垂直插入梁結(jié)構(gòu)296的開口 2920。如圖38的焊接堆疊體所示，電極16、18可以被用來將板294經(jīng)梁292焊接到梁296上。
[0132]圖39顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)300，通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)302 (例如由鋁制成)、中空梁結(jié)構(gòu)304和板306 (例如由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。梁結(jié)構(gòu)302具有允許垂直插入梁結(jié)構(gòu)296的側(cè)開口 3020。梁結(jié)構(gòu)302具有鄰近開口 3020從梁302延伸的翼緣302F。可以將板306經(jīng)梁302和/或法蘭302F焊接到梁304上。
[0133]圖40和圖41顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)310，通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)312 (例如由鋁制成)、中空梁結(jié)構(gòu)314和板316A、316B(例如由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。梁結(jié)構(gòu)312具有允許垂直插入梁結(jié)構(gòu)314的側(cè)開口3120。梁結(jié)構(gòu)312具有鄰近開口 3120從梁312延伸的翼緣312F(數(shù)目是4個(gè))?？梢詫?16A、316B經(jīng)梁312和/或翼緣312F焊接到梁314上。圖41顯示焊接之前結(jié)構(gòu)310的組件的焊接堆疊體。
[0134]圖42和圖43顯示復(fù)合桁架結(jié)構(gòu)320，通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)322 (例如由鋁制成)、中空梁結(jié)構(gòu)324和板326A、326B(例如由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。梁結(jié)構(gòu)322具有允許插入梁結(jié)構(gòu)324的斜接末端的側(cè)開口 3220，在那里它們由焊縫W固定在板326A、326B和結(jié)構(gòu)324之間。
[0135]圖44和圖45顯示復(fù)合結(jié)構(gòu)330，通過電極16、18施加的電阻焊連接的中空梁結(jié)構(gòu)332 (例如由鋁制成)、中空梁結(jié)構(gòu)334A、334B和板336A、336B (例如由鋼制成)形成，所述電極如上文參考圖1所描述那樣發(fā)揮作用。梁結(jié)構(gòu)332具有允許梁結(jié)構(gòu)334A、334B以一定角度經(jīng)其插入的側(cè)開口 3220，梁334A、334B相對(duì)彼此處于斜交取向。通過電阻焊，將梁334A、334B借助板336A、336B焊接到位。與在之前一樣，點(diǎn)焊縫貫穿鋁結(jié)構(gòu)332，允許鋼結(jié)構(gòu) 334A、334B 焊接到板 336A、336B 上。
[0136]應(yīng)當(dāng)理解，本文所描述的實(shí)施方案僅是示例性的，在不脫離本公開內(nèi)容主題的精神和范圍的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出許多變化和修改。所有這類變化和修改意在涵蓋在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種層壓結(jié)構(gòu)，包括: 由第一材料制成的第一導(dǎo)電體、由第二材料制成的第二導(dǎo)電體和由第三材料制成的第三導(dǎo)電體，以物理和電接觸方式彼此接近設(shè)置，所述第一導(dǎo)電體比所述第二和第三導(dǎo)電體具有更低的熔點(diǎn)并且設(shè)置在所述第二和第三導(dǎo)電體之間，所述第二導(dǎo)電體延伸穿過所述第一導(dǎo)電體而由電阻焊焊接到所述第三導(dǎo)電體上，所述第一導(dǎo)電體被抓取在所述第二導(dǎo)電體和所述第三導(dǎo)電體之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形槽的形式，所述第二導(dǎo)電體呈如下所述的立股形式，即，其延伸經(jīng)過所述長(zhǎng)條形槽并在限定所述第三導(dǎo)電體的折疊處自身回折，所述第一導(dǎo)電體的一部分設(shè)置在所述折疊中并通過將所述第二導(dǎo)電體焊接到所述第三導(dǎo)電體而固定在所述折疊中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體呈板形式，所述第二和第三導(dǎo)電體呈具有L形截面的梁形式，所述第一導(dǎo)電體夾在所述第二和第三導(dǎo)電體之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求所述3的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)板和L形截面的m
ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體呈I梁形式，所述第二導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形槽形式，所述長(zhǎng)條形槽可插入到由所述第一導(dǎo)電體的I形狀限定的中空部分內(nèi)，所述第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板設(shè)置在所述I形狀的頂部分上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一、第二和第三導(dǎo)電體各自為管狀，所述第二導(dǎo)電體能夠被共軸插入到所述第三導(dǎo)電體的至少一部分中，所述第一導(dǎo)電體具有允許其插在所述第二和第三導(dǎo)電體之間的尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)電體各自為管狀，所述第二導(dǎo)電體具有允許其插在所述第一導(dǎo)電體內(nèi)部的尺寸，所述第三導(dǎo)電體是抵靠在與所述第二導(dǎo)電體毗鄰的所述第一導(dǎo)電體的外部的板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)電體具有矩形和圓形截面形狀中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體呈管形式，所述第二導(dǎo)電體呈板形式，抵靠在所述第一導(dǎo)電體的內(nèi)部，所述第一導(dǎo)電體具有開口，所述開口的尺寸允許第二導(dǎo)電體從其插入，所述第三導(dǎo)電體呈板形式，抵靠在鄰近所述第二導(dǎo)電體的所述第一導(dǎo)電體的外部，所述第一導(dǎo)電體夾在所述第二導(dǎo)電體與所述第三導(dǎo)電體之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形槽形式，所述第二導(dǎo)電體呈槽形式，插入所述第一導(dǎo)電體的中空部分，所述第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板鄰近所述第二導(dǎo)電體設(shè)置，所述第一導(dǎo)電體夾在所述第二導(dǎo)電體與所述第三導(dǎo)電體之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形槽形式，所述第二導(dǎo)電體呈管形式，插入所述第一導(dǎo)電體的中空部分，所述第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板鄰近所述第二導(dǎo)電體設(shè)置，所述第一導(dǎo)電體夾在所述第二導(dǎo)電體與所述第三導(dǎo)電體之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體呈長(zhǎng)條形管形式，所述第二導(dǎo)電體呈C形托架形式，插入所述第一導(dǎo)電體的中空部分，所述第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板鄰近所述第二導(dǎo)電體設(shè)置，所述第一導(dǎo)電體夾在所述第二導(dǎo)電體與所述第三導(dǎo)電體之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體具有允許插入焊接電極的孔隙。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體呈管狀，所述第二導(dǎo)電體呈管狀，所述第一導(dǎo)電體具有側(cè)孔隙，所述側(cè)孔隙允許所述第二導(dǎo)電體以相對(duì)于所述第一導(dǎo)電體成角度的插入，第三導(dǎo)電體呈板形式，所述板鄰近所述第二導(dǎo)電體設(shè)置，所述第一導(dǎo)電體夾在所述第二導(dǎo)電體與所述第三導(dǎo)電體之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電體具有鄰近所述側(cè)孔隙的從其延伸的接頭片。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括類似于所述第二導(dǎo)電體的第四導(dǎo)電體，所述第二和第四導(dǎo)電體在所述孔隙處斜接并連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的結(jié)構(gòu)，其中將所述結(jié)構(gòu)重復(fù)多次以形成桁架結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括類似于所述第二導(dǎo)電體的第四導(dǎo)電體并且所述第一導(dǎo)電體具有第二孔隙，所述第二和第四導(dǎo)電體分別沿偏斜線插入到所述孔隙和第二孔隙中。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括在所述第一材料、所述第二材料和所述第三材料中的至少一者上的涂層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述涂層是鋁合金、鍍鋅、鋅電鍍和防腐漆中的至少一者。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述涂層是粘合劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一材料包括鋁、鎂及其合金中的至少一種。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二材料包括鋼、鈦及其合金中的至少一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述第三材料包括鋼、鈦及其合金中的至少一種。
【文檔編號(hào)】B23K11/36GK204209275SQ201420347284
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】唐納德·J·斯皮內(nèi)拉 申請(qǐng)人:美鋁公司