位置156进入接触相对的电极接触表面154。电流随后通过两个电极104之间。这里由于钢的相对硬度，每个焊接电极的高台表面112主要接触和压入其对应的电极接触表面154以形成适当相同尺寸和形状的接触印迹158。电流流动穿过工件152和跨过结合界面160的电阻产生热量并且在结合界面160处产生熔化钢熔池(图16中未示出)。该焊池渗透进入叠加钢工件154，并且当电流停止时，冷却和凝固成为钢焊接熔核162。
[0094]图10-11图示另一个点焊工艺，其中叠层10在焊接位置16被点焊以实现基本与前文相同的效果，但与图8所示相比具有不同的多功能焊接电极92。这里使用的多功能点焊电极92在图10中示出，并且具有与图4中所示的钢焊接电极36相同的基本组件，除了一个主要差别。也就是，多功能焊接电极92包括切成圆弧的焊接面94和围绕焊接面94的中心轴线98上升的圆形突出96。焊接面94具有直径940为大约6mm到12mm和弯曲半径为大约20mm到大约100mm。圆形突起96形状优选是球形的，在焊接面94处具有直径范围从大约3mm到大约7mm和弯曲半径范围为大约5mm到大约20mm。
[0095]图9中所示焊接电极92，像图8中所示焊接电极104，作为其能力的结果是多功能的，当接触钢工件12时与当接触铝合金工件14发挥不同的功能。出于此原因，多功能焊接电极104能够替代图4、5中所示的焊接电极36、40以与图8中所示的多功能焊接电极104相似的方式用在叠层10的每一侧上。当这里所示的多功能焊接电极92用在工件叠层10的两侧上时，圆形突起96接触和压入钢工件12，并且周围焊接面94总体上不这样做，而圆形突起96和周围焊接面94两者都接触并压入铝合金工件14。相同的焊接电极构造因此在点焊到如先前所述的相同程度期间在铝合金工件14的电极接触表面26中形成接触印迹的表面积比在钢工件12的电极接触表面22中形成的接触印迹大。
[0096]图8和10中所描绘的多功能点焊电极104、92不必作为两个焊接电极一起使用在工件叠层10的两侧上。每个多功能焊接电极104、92可以代替图4的钢焊接电极36，并结合图5的铝合金焊接电极40使用。相似的，每个多功能焊接电极104、92可以代替图5的铝合金焊接电极40，并结合图4的钢焊接电极36使用。为了说明，在图11所描绘的实施方式中，图10中所示多功能焊接电极92用在工件叠层10的钢侧上，图5中上述的铝合金焊接电极40用在铝合金侧上。
[0097]当替代图4中所示钢焊接电极36作为上述点焊工艺(图1-3和6_7)的部分，圆形突起96陷入钢工件12的电极接触表面22中以形成接触印迹100，这可能比由图4的钢焊接电极36形成的接触印迹66更尖锐。当终止电流通过时，像前文，在铝合金工件14的电极接触表面26中形成的接触印迹68，表面积比在钢工件12的电极接触表面22形成的接触印迹100大，比率为大约1.5: I到大约16: 1，并且更优选的是大约2: I到大约6: 1点焊工艺包括焊接接头的形成和在钢工件12内的集中热量区域是基本相同的。这里，然而，相对于前述钢焊接电极36的更平坦的焊接面60，有可能的是归因于圆形突起96的接触印迹100可以在工件12内增加电流密度并且产生更陡的径向温度梯度。圆形突起和其热量集中效果可以因此在钢工件12内产生更小区域的热量集中，并且因此，如果产生，在第一位置产生更小的熔化钢焊池102。
[0098]优选示例实施方式和特别示例的上述说明本质上仅是描述性；它们没有意图限制以下权利要求的范围。除非在说明书中有其它特别和清楚的声明，所附权利要求中使用的每个术语应当赋予其普通和习惯性的含义。
【主权项】
1.一种点焊钢工件到铝合金工件的方法，所述方法包括: 提供包括钢工件和铝合金工件的叠层，所述钢工件和铝合金工件叠加以提供结合界面； 用钢焊接电极接触所述钢工件的电极接触表面； 用铝合金焊接电极接触所述铝合金工件的电极接触表面； 使电流在所述钢焊接电极和铝合金焊接电极之间通过并且穿过所述叠层以在所述铝合金工件内并在所述结合界面处产生熔化铝合金焊池，所述电流在所述钢工件内比在所述铝合金工件内具有更大的电流密度；和 停止电流通过，这时由所述铝合金焊接电极在所述铝合金工件的电极接触表面处形成的接触印迹表面积比由所述钢焊接电极在所述钢工件的电极接触表面处形成的接触印迹大，由所述铝合金焊接电极形成的接触印迹具有的表面积比由所述钢焊接电极形成的接触印迹大的比率为1.5: I至16: 1
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述铝合金焊接电极包括的焊接面具有在6_与20mm之间的直径和在15mm与平面之间的弯曲半径，以及其中，所述钢焊接电极包括的焊接面具有在4mm与16mm之间的直径和20mm或更大的弯曲半径。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述铝合金焊接电极或所述钢焊接电极中的至少一个具有焊接面和围绕所述焊接面的中心轴线上升的圆形突起，所述焊接面具有6mm到12mm的直径和20mm到10mm的弯曲半径，并且所述圆形突起在所述焊接面处具有3mm到7mm的直径和5mm到20mm的弯曲半径。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述铝合金焊接电极或钢焊接电极中的至少一个具有焊接面和从所述焊接面正向移位并且围绕所述焊接面的中心轴线上升的高台，其中，所述焊接面具有6mm到12mm的直径和20mm到10mm的弯曲半径，以及其中，所述高台在所述焊接面上的高台表面具有3mm到7mm的直径和40mm或更大同时比所述焊接面更平坦的弯曲半径。
5.如权利要求1所述的方法，其中，使电流在所述钢焊接电极和铝合金焊接电极之间通过并且穿过所述叠层的行为在所述钢工件内产生熔化钢焊池。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述熔化钢焊池使所述钢工件的结合表面变形远离所述钢工件的电极接触表面以在焊接位置使所述钢工件变厚。
7.如权利要求5所述的方法，其中，当停止电流通过时，熔化铝合金焊池凝固成为包括铝合金焊接熔核的焊接接头，并且熔化钢焊池凝固成为钢焊接熔核，所述钢焊接熔核没有延伸到所述钢工件的结合表面。
8.如权利要求1所述的方法，其中，当停止电流通过时，所述熔化铝合金焊池凝固成为包括铝合金焊接熔核和Fe-Al金属间层的焊接接头。
9.一种点焊方法，包括: 提供包括钢工件和铝合金工件的第一工件叠层，所述钢工件和铝合金工件叠加以提供结合界面； 用第一焊接电极接触所述钢工件的电极接触表面，和用第二焊接电极接触所述铝合金工件的电极接触表面，所述第一和第二焊接电极在焊接位置被直径对齐地按压抵靠它们各自的工件表面，所述第一和第二焊接电极的每一个具有相同构造； 在所述焊接位置使电流在所述第一和第二焊接电极之间通过，并且穿过所述第一工件叠层，以在所述铝合金工件内产生和生长熔化铝合金焊池，所述熔化铝合金焊池润湿所述钢工件的相邻结合表面，在所述钢工件中的电流比在所述铝合金工件中具有更大的电流密度； 停止电流通过并且从所述钢工件和铝合金工件缩回所述第一和第二焊接电极； 提供第二工件叠层，其包括(I)钢工件和另一个钢工件，其叠加以在所述钢工件之间提供结合界面，或(2)铝合金工件和另一个铝合金工件，其叠加以在所述铝合金工件之间提供结合界面； 用所述第一和第二焊接电极接触所述第二工件叠层的相反侧面，并且使电流在所述第一和第二焊接电极之间通过和穿过所述第二工件叠层，如果所述第二工件叠层包括铝合金工件，所述电流在叠加的所述铝合金工件的结合界面处产生和生长熔化铝合金焊池，或者如果所述工件叠层包括钢工件，所述电流在叠加的所述钢工件的结合界面处产生和生长熔化钢焊池。
10.如权利要求9中所述的方法，其中，在使电流在第一和第二焊接电极之间通过和穿过所述第一工件叠层期间，所述第一焊接电极被压入所述铝合金工件以在所述铝合金工件的电极接触表面形成接触印迹，并且所述第二焊接电极被压入所述钢工件以在所述钢工件的电极接触表面处形成接触印迹，以及其中，在己经停止电流通过的时候，由所述第一焊接电极形成的接触印迹表面积比由所述第二焊接电极形成的接触印迹大的比率为15: I到16: I。
【专利摘要】本发明公开了铝合金到钢的焊接工艺。一种电阻点焊方法可以包括点焊工件叠层，该工件叠层包括彼此叠加以提供结合界面的钢工件和铝合金工件。一对相对焊接电极被按压抵靠工件叠层的相反侧，一个焊接电极接触铝合金工件并且另一个焊接电极接触钢工件。焊接电极构造成使得当电流在电极之间通过并且穿过工件叠层时，电流在钢工件中具有的电流密度比在铝合金工件中大，由此在钢工件中更小的区域内集中热量。在钢工件内更小的区域内集中热量被相信是以期望的方式改变所产生的熔化铝合金焊池的凝固行为。
【IPC分类】B23K11-11
【公开号】CN104646814
【申请号】CN201410857656
【发明人】D·R·西格勒, J·G·施罗思, B·E·卡尔逊, Y·姆亚斯尼科瓦, D·杨
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年10月4日
【公告号】US20150096962