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CN112004636A - 具有用于增加接合强度的设计间隙的搭接焊 - Google Patents

具有用于增加接合强度的设计间隙的搭接焊 Download PDF

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CN112004636A
CN112004636A CN201980027275.5A CN201980027275A CN112004636A CN 112004636 A CN112004636 A CN 112004636A CN 201980027275 A CN201980027275 A CN 201980027275A CN 112004636 A CN112004636 A CN 112004636A
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CN
China
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welding
component
weld
Prior art date
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Application number
CN201980027275.5A
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English (en)
Inventor
艾伦·卡德纳斯·巴斯克斯
弗朗西斯科·塞佩达·罗德里格斯
若热·恩里克·洛佩斯·基罗加
伊斯雷尔·拉孔贝
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Magna Seating Inc
Original Assignee
Magna Seating Inc
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Publication date
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
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    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/244—Overlap seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

公开了一种通过激光焊接将第一部件焊接至第二部件的方法。第一部件包括两个外部部分之间的中央部分。该方法包括将第一部件安置成邻近于第二部件的步骤，其中，第一部件的中央部分距第二部件一距离，并且第一部件的外部部分与第二部件齐平。该方法还包括将激光束朝向第二部件施加至中央部分的步骤。来自第一部件的材料与来自第二部件的材料相结合以形成焊接材料件。焊接材料件的剪切部段在第一部件与第二部件之间延伸。剪切部段的宽度大于焊接材料件的在第一部件中的宽度。

Description

具有用于增加接合强度的设计间隙的搭接焊
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月23日提交的美国临时专利申请No.62/661,343的优先权，该申请通过参引并入本文。
技术领域
本发明涉及改进的焊接方法，该改进的焊接方法提高了焊缝的强度/剪切扭矩，同时减少了焊接过程的循环时间和热输入。
背景技术
汽车工业不断地力求提高安全性同时还追求重量减轻。例如，汽车工业已经通过使用具有更严格公差的较小部件来减小盘式倾斜器的尺寸。盘式倾斜器必须保持用于安全条例的平稳工作性能和强度(扭矩输出)。
图1图示了用于使用单个350度焊缝12的盘式倾斜器10的典型焊接应用。图2是沿着图1中的线A-A截取的盘式倾斜器10的横截面图，图2图示了来自盘式倾斜器10的两个部件14、16在其被焊接在一起之前的布局。如在图2中所描绘的，第一部件14与第二部件16齐平抵靠。将激光束18朝向第二部件16施加至第一部件14以形成焊接材料件20。焊接材料件20的剪切部段22在第一部件14与第二部件16之间延伸。由于焊接材料件20从第一部件14传送到第二部件16，所以焊接材料件20的宽度以及因此剪切部段22的宽度是相对一致的。剪切部段22的宽度直接影响焊缝的强度/剪切扭矩。为了在典型焊接应用中增加焊缝的强度，更多的热和循环时间被添加至焊缝以增加焊接材料件20的流体流动并且因此增加剪切部段22的宽度。
需要开发新的激光焊接方法，该方法提高了焊缝的强度/剪切扭矩同时减少了焊接过程的循环时间和热输入。
发明内容
根据一个实施方式，提供了将第一部件焊接至第二部件的方法。第一部件包括两个外部部分之间的中央部分。该方法包括将第一部件安置成邻近于第二部件的步骤，其中，第一部件的中央部分距第二部件一距离，并且第一部件的外部部分与第二部件齐平。该方法还包括将激光束朝向第二部件施加至中央部分的步骤。来自第一部件的材料与来自第二部件的材料相结合以形成焊接材料件。焊接材料件的剪切部段在第一部件与第二部件之间延伸。剪切部段的宽度大于焊接材料件的在第一部件中的宽度。
根据另一实施方式，提供了将第一部件焊接至第二部件的方法。该方法包括以下步骤：将第一部件安置成距第二部件一距离，并将激光束朝向第二部件施加至第一部件。来自第一部件的材料与来自第二部件的材料相结合以形成焊接材料件。焊接材料件的剪切部段在第一部件与第二部件之间延伸。剪切部段的宽度大于焊接材料件的在第一部件中的宽度。
根据另一实施方式，提供了将第一部件焊接至第二部件的方法。该方法包括将第一部件安置成邻近于第二部件的步骤，其中，第一部件的第一部分距第二部件一距离，并且第一部件的第二部分与第二部件齐平抵靠。该方法还包括将激光束朝向第二部件施加至第一部分的步骤。来自第一部件的材料与来自第二部件的材料相结合以形成焊接材料件。焊接材料件的剪切部段在第一部件与第二部件之间延伸。剪切部段的宽度大于焊接材料件的在第一部件中的宽度。
附图说明
当本发明的优点通过参照结合附图考虑的以下详细描述而变得更好地理解时，本发明的优点将被容易地领会，在附图中：
图1是示出了根据现有技术的典型焊接应用的盘式倾斜器的侧视图；
图2是沿着图1中的线A-A截取的盘式倾斜器的一部分的横截面图，该横截面图图示了两个部件在其被焊接在一起之前的布局；
图3是图2的盘式倾斜器的一部分在两个部件被焊接在一起之后的横截面图；
图4是示出了根据本发明的一个实施方式的焊接应用的盘式倾斜器的侧视图；
图5是沿着图4中的线B-B截取的盘式倾斜器的一部分的横截面图，该横截面图图示了根据一个实施方式的两个部件在其被焊接在一起之前的布局；
图6是图5的盘式倾斜器的一部分在两个部件被焊接在一起之后的横截面图；
图7是图示了根据本发明的根据另一实施方式的两个部件在其被焊接在一起之前的布局的横截面图；
图8是图7的两个部件在其被焊接在一起之后的横截面图；
图9是图示了根据本发明的根据又一实施方式的两个部件在其被焊接在一起之前的布局的横截面图；以及
图10是图9的两个部件在其被焊接在一起之后的截面图。
具体实施方式
图4图示了根据本发明的用于盘式倾斜器30的焊接应用。由于本发明提高了焊缝的强度，所以焊缝长度可以被减小成等距间隔开的三个焊缝32、34和36(例如，三个58.5度的焊缝)，而不是使用单个350度的焊缝。虽然描述了在机动车辆的盘式倾斜器上的使用，但是在不脱离本发明的范围的情况下，根据本发明的焊接方法可以用于其他应用以及用在其他行业中。
图5是沿着图4中的线B-B截取的盘式倾斜器30的横截面图，该横截面图图示了来自盘式倾斜器30的两个部件38、40在其被焊接在一起之前的布局。第一部件38与第二部件40的第一部分42齐平抵靠，并且第一部件38距第二部件40的第二部分46一距离44，从而在第一部件38与第二部件40之间限定了焊接间隙。第二部件40可以通过将金属片材冲压成期望的构型来形成。替代性地，本领域中已知的其他方法、比如浇铸或精冲可以被用来获得期望的构型。如图6中所描绘的，将激光束48朝向第二部件40施加至第一部件38以形成焊接材料件50。焊接材料件50形成剪切部段52，该剪切部段52在第一部件38与第二部件40之间延伸并对焊接间隙44的至少一部分进行填充。剪切部段52的宽度大于焊接材料件50的在第一部件38中的宽度且大于焊接材料件50的在第二部件40中的宽度。由于剪切部段52的宽度较大，因此提高了焊缝的强度/剪切扭矩。由于焊接材料件50的流体流动，可能在第一部件38的上表面中形成并保留一些凹度53。
图7图示了相邻的材料的第一部件54和材料的第二部件56在其被焊接在一起之前的布局的另一实施方式。在该实施方式中，第一部件54定位成距第二部件56一距离58，从而在第一部件54与第二部件56之间限定了焊接间隙。如在图8中所描绘的，将激光束60朝向第二部件56施加至第一部件54以形成焊接材料件62。焊接材料件62的剪切部段64在第一部件54与第二部件56之间延伸，并且对第一部件54与第二部件56之间的焊接间隙58的至少一部分进行填充。剪切部段64的宽度大于焊接材料件62的在第一部件54中的宽度且大于焊接材料件62的在第二部件56中的宽度。由于剪切部段64的宽度较大，因此提高了焊缝的强度/剪切扭矩。由于焊接材料件62的流体流动，可能在第一部件54的上表面中形成并保留一些凹度65。
图9图示了相邻的材料的第一部件66和材料的第二部件68在其被焊接在一起之前的布局的另一实施方式。在该实施方式中，第一部件66的第一外部部分70和第一部件66的第二外部部分72与第二部件68齐平抵靠，而形成在第一部件66的下表面中的凹入的中央部分74定位成距第二部件68一距离76，从而在第一部件66与第二部件68之间限定了焊接间隙。第一部件66还包括形成在第一部件66的上表面中的升高的中央部分75，该升高的中央部分75与形成在第一部件66的下表面中的凹入的中央部分74相反、在上方间隔开并在形状上基本对称。第一部件66可以通过将金属片材冲压成期望的构型来形成。替代性地，本领域中已知的其他方法、比如浇铸或精冲可以被用来获得期望的构型。如在图10中所描绘的，将激光束78朝向第二部件68施加至第一部件66以形成焊接材料件80。焊接材料件80的剪切部段82在第一部件66与第二部件68之间延伸并对第一部件66与第二部件68之间的焊接间隙76的至少一部分进行填充。剪切部段82的宽度大于焊接材料件80的在第一部件66中的宽度且大于焊接材料件80的在第二部件68中的宽度。由于剪切部段82的宽度较大，因此增加了焊缝的强度/剪切扭矩。由于第一部件66的上表面在焊接之前在升高的中央部分75处被局部升高，所以从焊接材料件80的流动中形成并保留在第一部件66的上表面中的凹度83基本上被减小或消除，因此为第一部件66形成了更加均匀、光滑且更高质量的表面。
已经以说明性的方式描述了本发明，并且应当理解的是，已经使用的术语意在描述词语的本质，而不是限制性的。鉴于以上教导，本发明的许多改型和变型是可能的。因此，应当理解的是，在所附权利要求书的范围内，可以以不同于具体描述的方式来实施本发明。

Claims (8)

1.一种将第一部件焊接至第二部件的方法，其中，所述第一部件包括两个外部部分之间的中央部分，所述方法包括以下步骤：
将所述第一部件安置成邻近于所述第二部件，其中，所述第一部件的所述中央部分距所述第二部件一距离，并且其中，所述第一部件的外部部分与所述第二部件齐平；以及
将激光束朝向所述第二部件施加至所述中央部分，其中，来自所述第一部件的材料与来自所述第二部件的材料相结合以形成焊接材料件，其中，所述焊接材料件的剪切部段在所述第一部件与所述第二部件之间延伸，并且其中，所述剪切部段的宽度大于所述焊接材料件的在所述第一部件中的宽度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述剪切部段的所述宽度大于所述焊接材料件的在所述第二部件中的宽度。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括对金属片材进行冲压或精冲以形成所述第一部件的步骤。
4.一种将第一部件焊接至第二部件的方法，所述方法包括以下步骤：
将所述第一部件安置成距所述第二部件一距离；以及
将激光束朝向所述第二部件施加至所述第一部件，其中，来自所述第一部件的材料与来自所述第二部件的材料相结合以形成焊接材料件，其中，所述焊接材料件的剪切部段在所述第一部件与所述第二部件之间延伸，并且其中，所述剪切部段的宽度大于所述焊接材料件的在所述第一部件中的宽度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述剪切部段的所述宽度大于所述焊接材料件的在所述第二部件中的宽度。
6.一种将第一部件焊接至第二部件的方法，所述方法包括以下步骤：
将所述第一部件安置成邻近于所述第二部件，其中，所述第二部件的第一部分与所述第一部件齐平抵靠，并且其中，所述第二部件的第二部分距所述第一部件一距离；以及
将激光束朝向所述第二部件的所述第二部分施加至所述第一部件，其中，来自所述第一部件的材料与来自所述第二部件的材料相结合以形成焊接材料件，其中，所述焊接材料件的剪切部段在所述第一部件与所述第二部件之间延伸，并且其中，所述剪切部段的宽度大于所述焊接材料件的在所述第一部件中的宽度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述剪切部段的所述宽度大于所述焊接材料件的在所述第二部件中的宽度。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括对金属片材进行冲压或精冲以形成所述第二部件的步骤。
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