振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置和方法
【專利說明】振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年I月21日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2014-0007476號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置和方法。具體而言，本發(fā)明涉及通過使用加熱電極和振動(dòng)電極加熱重疊的金屬板的焊接部分并將線性且重復(fù)的負(fù)載施加至焊接部分導(dǎo)致的塑性流動(dòng)來焊接重疊的金屬板的振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，焊接比較薄的兩個(gè)重疊的金屬板的方法包括熔焊和固相焊接。
[0005]作為熔焊的點(diǎn)焊意指將由于電阻和壓力導(dǎo)致的熱量施加至重疊的金屬板的焊接部分以致焊接部分被熔融并焊接的焊接方法。
[0006]作為固相焊接的摩擦攪拌焊(FSW)意指將旋轉(zhuǎn)工具的探頭插入重疊的金屬板內(nèi)的焊接方法。在這種情況下，通過旋轉(zhuǎn)探頭和金屬板之間的摩擦熱使該工具周圍的金屬板軟化，并且由于該工具的攪拌而通過在焊接部分處發(fā)生的塑性流動(dòng)使兩個(gè)金屬板的焊接部分被強(qiáng)制混合。因此，金屬板被焊接。
[0007]點(diǎn)焊和摩擦攪拌焊中的每一種都具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
[0008]例如，因?yàn)榻饘侔宓暮附硬糠滞ㄟ^由根據(jù)點(diǎn)焊金屬板的電阻產(chǎn)生的熱量來熔融并焊接，所以由于施加高電流而在接觸表面產(chǎn)生電弧并且可能產(chǎn)生焊接表面缺陷。
[0009]因?yàn)槟Σ翑嚢韬甘枪滔嗪附?，所以焊接的金屬板的機(jī)械強(qiáng)度是優(yōu)異的并且不產(chǎn)生電弧。因此，摩擦攪拌焊適合于輕的金屬板。然而，由于探頭的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的焊接壓痕或焊接孔可能在焊接之后保留在焊接表面處。
[0010]為了解決點(diǎn)焊和摩擦攪拌焊的此類問題，已研發(fā)出韓國專利第1286673號(hào)(2013年7月10日公布NOA)中所公開的振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置和方法。韓國專利第1286673號(hào)中所公開的是，振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置和方法包括相對(duì)于重疊的金屬板面向彼此的一對(duì)振動(dòng)焊接機(jī)，其中該對(duì)振動(dòng)焊接機(jī)中的至少一個(gè)加熱金屬板的焊接部分、通過在該對(duì)振動(dòng)焊接機(jī)之間往復(fù)移動(dòng)焊接部分而在焊接部分處產(chǎn)生塑性流動(dòng)和通過將壓力施加至產(chǎn)生塑性流動(dòng)的焊接部分來連接焊接部分。
[0011]雖然根據(jù)韓國專利第1286673號(hào)將振動(dòng)電極安置在金屬板的兩個(gè)表面上，但是振動(dòng)電極的橫截面形狀是簡(jiǎn)單的并且因此限制了焊接部分的塑性流動(dòng)。
[0012]因此，非常需要一種新的振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置，其可以補(bǔ)救韓國專利第1286673號(hào)的缺點(diǎn)。
[0013]在本背景部分中所公開的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解并且因此其可以包含未形成對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言在本國中已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明致力于提供振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置和方法，其具有在由于大范圍的塑性流動(dòng)產(chǎn)生的焊接部分中攪拌液態(tài)金屬和通過快速加熱重疊的金屬板的焊接部分并穿過上振動(dòng)電極和下振動(dòng)電極來確保強(qiáng)力的焊接強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)。因此，可以根據(jù)各種振動(dòng)模式來焊接金屬板。
[0015]另外，本發(fā)明致力于提供振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置和方法，其具有根據(jù)重疊的金屬板的塑性流動(dòng)溫度和物理特性(厚度、材料和數(shù)量)通過單獨(dú)地控制輸出電流和振動(dòng)行程來焊接不同類型的金屬板的另外的優(yōu)勢(shì)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置可以包括:振動(dòng)筒式外殼，所述振動(dòng)筒式外殼由被分隔壁分隔開的第一活塞室和第二活塞室形成；第一活塞桿，所述第一活塞桿是環(huán)形桿，與安置在所述第一活塞室中的第一活塞整體地連接，并且具有穿透所述振動(dòng)筒式外殼的側(cè)部的一個(gè)端部；第二活塞桿，所述第二活塞桿是穿透所述環(huán)形桿的圓形桿，被整體地連接至安置在所述第二活塞室中的第二活塞，并且具有穿透所述振動(dòng)筒式外殼的所述側(cè)部的一個(gè)端部；導(dǎo)入式外殼，所述導(dǎo)入式外殼包圍所述振動(dòng)筒式外殼的外部表面并且接收來自電源的電流；電極載體，所述電極載體與所述導(dǎo)入式外殼的一個(gè)端部螺紋連接；加熱電極，所述加熱電極與所述電極載體的一個(gè)端部螺紋連接；第一振動(dòng)電極，所述第一振動(dòng)電極與所述第一活塞桿的一個(gè)端部螺紋連接并且穿透所述電極載體和所述加熱電極；和第二振動(dòng)電極，所述第二振動(dòng)電極與所述第二活塞桿的所述一個(gè)端部螺紋連接并且穿透所述第一振動(dòng)電極。
[0017]所述振動(dòng)筒式外殼可以由被所述分隔壁分隔開的所述第一活塞室和所述第二活塞室形成，并且所述第一活塞室和所述第二活塞室可以分別通過第一活塞和第二活塞而被分隔成兩個(gè)液壓室。
[0018]所述第一活塞桿的另一個(gè)端部部分可以與所述第一活塞整體地形成，所述第二活塞桿可以被插入所述第一活塞和所述第一活塞桿中以便在其中是可滑動(dòng)的，并且所述第二活塞桿的另一個(gè)端部部分可以與所述第二活塞整體地形成。
[0019]制動(dòng)器(stopper)可以與所述第一活塞桿的一個(gè)端部部分接合，所述第一活塞桿的所述一個(gè)端部部分被安置在所述振動(dòng)筒式外殼的外部處。
[0020]另一個(gè)制動(dòng)器可以與所述第二活塞桿的所述另一個(gè)端部部分接合，所述第二活塞桿的所述另一個(gè)端部部分被安置在所述振動(dòng)筒式外殼的外部處。
[0021]所述第一振動(dòng)電極可以與所述第一活塞桿的所述一個(gè)端部部分的外圓周螺紋連接，所述第一活塞桿的所述一個(gè)端部部分在所述電極載體中突出到所述振動(dòng)筒式外殼的外部。
[0022]所述第二振動(dòng)電極可以與在所述第二活塞桿的所述一個(gè)端部處形成的接合孔螺紋連接，所述第二活塞桿的所述一個(gè)端部在所述第一振動(dòng)電極中突出到所述振動(dòng)筒式外殼的外部。
[0023]所述電極載體可以被螺紋連接至所述導(dǎo)入式外殼的所述一個(gè)端部部分的內(nèi)圓周以便使由所述電源提供的電流通過所述導(dǎo)入式外殼施加至所述加熱電極。
[0024]所述第一活塞和所述第二活塞可以通過供應(yīng)至所述振動(dòng)筒式外殼的所述第一活塞室和所述第二活塞室的液壓被單獨(dú)地控制。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式，一種振動(dòng)點(diǎn)焊的方法可以包括:加壓步驟，其中一對(duì)振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置分別與重疊的上金屬板和下金屬板的上表面和下表面接觸，并且通過所述加熱電極以及所述第一振動(dòng)電極和所述第二振動(dòng)電極將壓力施加至重疊的上金屬板和下金屬板的所述上表面和所述下表面；加熱步驟，其中通過與重疊的上金屬板和下金屬板的焊接部分垂直接觸的所述加熱電極來供應(yīng)電流，以致所述上金屬板和下金屬板的所述焊接部分通過由于電阻產(chǎn)生的熱來加熱；和向前擠壓步驟，其中振動(dòng)負(fù)載被施加至所述焊接部分，以致一個(gè)第二振動(dòng)電極和相對(duì)的第一振動(dòng)電極相對(duì)于經(jīng)加熱的上金屬板和下金屬板的所述焊接部分反復(fù)地交替(cross)并且重復(fù)進(jìn)行因塑性流動(dòng)而導(dǎo)致的液態(tài)金屬的向前擠壓。
[0026]所述向前擠壓步驟可以包括:第一工序，其中一個(gè)第二振動(dòng)電極向前移動(dòng)且相對(duì)的第一振動(dòng)電極相對(duì)于所加熱的上金屬板和下金屬板的所述焊接部分向后移動(dòng)，以致所述焊接部分中的所述液態(tài)金屬朝向由所述第一振動(dòng)電極的向后移動(dòng)而產(chǎn)生的空間被徑向向外地?cái)D壓；第二工序，其中所述第一振動(dòng)電極向前移動(dòng)且相對(duì)的第二振動(dòng)電極相對(duì)于所述上金屬板和下金屬板的所述焊接部分向后移動(dòng)，以致所述焊接部分中的所述液態(tài)金屬朝向由所述第二振動(dòng)電極的向后移動(dòng)而產(chǎn)生的空間被徑向向內(nèi)地?cái)D壓；和第三工序，其中所述第二振動(dòng)電極和相對(duì)的第一振動(dòng)電極相對(duì)于所述上金屬板和下金屬板的所述焊接部分返回至其初始位置，以致因塑性流動(dòng)而導(dǎo)致的所述焊接部分中的攪拌的液態(tài)金屬被固相焊接并且形成點(diǎn)焊部分。
[0027]所述向前擠壓步驟中的振動(dòng)行程可以根據(jù)所述上金屬板和下金屬板的物理特性被單獨(dú)地控制。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式，一種振動(dòng)點(diǎn)焊的方法可以包括:加壓步驟，其中一對(duì)振動(dòng)點(diǎn)焊的裝置分別與重疊的上金屬板和下金屬板的上表面和下表面接觸，并且通過所述加熱電極以及所述第一振動(dòng)電極和所述第二振動(dòng)電極將壓力施加至重疊的上金屬板和下金屬板的所述上表面和所述下表面；加熱步驟，其中通過與重疊的上金屬板和下金屬板的焊接部分垂直接觸的所述加熱電極來供應(yīng)電流，以致所述上金屬板和下金屬板的所述焊接部分通過由于