0......610的紧固件可W用于紧 固具有一定范围的层厚和层数量的不同种类的材料，即，通过选择具有适当尺寸和材料成 分的紧固件。此外，给定的紧固件10......610由于所形成的材料的弹性W及紧固件的形状 在一定范围的厚度上都是可行的。例如，当焊接到层13上时，在紧固件410被用于容纳各种 厚度并且被弹性地压在例如11的层上时，帽盖412可W相对于轴414弹性弯曲。帽盖412弹性 地压靠在例如11的层上可W有助于在紧固件10......610就位时建立和保持围绕其周边的 密封。
[0171] 本公开内容的紧固件10......610可W通过施加在例如11，13的层之间的粘结剂 和/或涂层应用和/或通过被施加到顶层11上的涂层来应用。利用紧固件而形成的焊缝(例 如图4中的化）即不会穿透层13,又不会弄乱13的与焊缝相对的表面，由此保持外观、防腐蚀 性，并且是水密的。在例如图4的阶段C的紧固件穿透过程中W及在阶段D的焊接阶段，紧固 件10c，10d，10e将会持续地毁损并沿焊接区域Pd，化扩大，将金属间化合物从该焊接区域中 推出。本公开内容的方法和设备可与为钢板电阻焊接所开发的传统RSW设备兼容，并且紧固 件10......610可W由各种材料制成，例如多个钢种(低碳、高强度、超高强度、不诱的）、铁、 侣、儀和铜。本公开内容的紧固件可W可选地是带涂饰的（锻锋的、锻锋层经扩散退火处理 的、热浸、渗侣的、电锻的），W改善耐腐蚀性。
[0172] 如上所述，本公开内容的紧固件10......610可W经单面或两面入口焊接来使用。 紧固件10......610不需要在由侣或者其它导体制成的顶板上的定位孔，但是也可W与在 侣板或者顶板上的定位孔一起使用，允许紧固件在焊接之前延伸穿过顶板而到达底板13。 还可W使用定位孔来允许电流通过绝缘的/不导电的层，例如粘结剂层或者抗腐蚀的涂层/ 层。此外，诸如塑料和塑性复合材料的非传导性的/绝缘体材料，包括碳纤维增强塑料、金属 与塑料的层压材料(例如侣、儀或钢和塑料的层压材料，例如可从位于乔治亚州的Eastman 的Alcoa Architectural Products(美侣建筑制品公司）买到的Reynobond⑥）纤维玻 璃、SMC、热固塑料，热塑性塑料和陶瓷，其中可W包括玻璃，可W通过穿过在运些种类的材 料层上的定位孔的钢紧固件10......610而固定到钢上，并且通过电阻焊焊接到钢层上。塑 料、塑性复合材料和陶瓷还可W经由整体或者部分地用一种可兼容材料(例如侣合金)制成 的紧固件10......610连接到侣层13上。塑料、塑性复合材料和陶瓷还可W经由整体或者部 分地用一种可兼容材料(例如侣或儀合金)制成的紧固件10......610连接到儀层13上。同 样，塑料、塑性复合材料和陶瓷还可W经由整体或者部分地用一种可兼容材料（例如铁合 金)制成的紧固件10......610连接到铁层13。涂覆有诸如底涂层、防诱涂层、涂料和阳极化 层等非传导性涂层的顶层11还可W通过使本公开内容的紧固件10......610延伸通过设在 带涂层的非传导性层上的定位孔W延伸至可焊接的层13并焊接于其上而连接到由钢、侣、 儀或者铁制成的可焊接层上。该技术方案可W用于W任何组合方式将侣、钢、儀或者铁的涂 有涂料/带涂层的非导电层11连接到侣、钢、儀或者铁的层13上，只要紧固件10......610是 由可与和层13的焊接兼容的材料制成。该技术方案可W应用于运样的工业、加工和制造中， 即，其中将要被连接到可焊接层13上的层是预涂漆的。在连接诸如侣和钢的异种材料时，常 使用预涂漆处理，W防止电化腐蚀。与两个未经涂覆的板件或者无涂饰板件相比，在装配之 前允许两个板件11，13中的一个被涂覆可增强防腐性能。
[0173] 根据应用于由焊接留下的空腔的质量保证测量（即，通过测量空腔的尺寸），可W 检测由于使用紧固件10......610而获得的焊接质量。也可W在例如层13(钢侧）的背面采 用超声波无损检测技术来监测焊接质量。
[0174] 与抑S化JOTS)、SPR和SFJ相比，用于采用本公开内容的紧固件10......610的设备 具有较小的占地面积，运允许其进出更狭小的空间。本公开内容的设备和方法使用比SH?更 小的插入力，因为第一层11在紧固件插入阶段(例如参见图4的阶段C)已被加热/软化。本公 开内容的方法和设备提供了连接高强度侣(其在SPR操作期间对断裂敏感)的能力和连接到 高强度和超高强度钢上的能力，因为不必要用紧固件穿透钢金属而是将紧固件焊接在其 上。
[0175] 本公开内容的设备和方法不需要旋转部件，并且有助于解决部将装配问题，因为 整个加工过程在如何安装组件层/零部件方面类似于传统的电阻点焊(RSW)。另外，紧固件 10......610的应用能够被快速地进行，运提供了类似于传统的RSW的快速处理速度。本公 开内容的设备和方法可被应用于形变(包括锻件，社材和冷拔产品）和铸造侣产品上，而且 可W用于形成可兼容的金属接头，而不是像在将侣焊接到钢上时形成的双金属焊接接头， 运种双金属焊接接头可能具有低的接头强度。如前所述，本公开内容的设备和方法可W被 用于将多层不同材料(例如，两层或更多层侣或儀)连接在一层钢上;将一层侣连接到两层 钢上（图22-27);或者将一层侣或者儀连接到一层钢上。
[0176] 图17a示出了与图14a的紧固件410类似的紧固件710的剖视图，其中，帽盖712、轴 714和端部716的厚度基本不变。端部716是平的。
[0177] 图17b示出了紧固件810,其中端部816是平的并且具有比帽盖812的轴814更大的 厚度。
[0178] 图17c示出了具有恒定厚度的带流线型端部916的紧固件910。在一个示例中，半径 R在巧化英寸的范围内。
[0179] 图17d示出了具有流线型端部1016和在端部1016和轴1014的结合处的花键1014a 的紧固件1010。花键1014a可W与对称/旋转轴线S对准或者相对该轴线S成角度A地设置。可 W利用花键来沿一特定方向（例如，直线）引导紧固件或者当压迫紧固件通过层11时按螺线 引导紧固件和/或可W把花键用作防止层11相对于安装的紧固件1010转动的防旋转结构。
[0180] 图18-20示出了长度L大于其宽度W的紧固件1110。在一个示例中，长度L可W在8mm 菌J25mm的范围内，而宽度在4mm到8mm的范围内。
[0181] 图21示出了在其剖面上具有在1212c处会聚的左侧部1210a和右侧部1210b的紧固 件1210。紧固件1210是绕对称/旋转线S旋转的回转体，从而端部1216a、1216b构成了可被焊 接到如下所述的基材上的连续环面。
[0182] 图22示出了穿过第一层11(例如，由侣制成)插入并在焊接区化、Pb焊接到层13(例 如，由钢制成)上的紧固件1210,运些焊接区将具有连续的环形形状。该环形焊接接头分布 在比例如利用如图14a所示的类似的紧固件410而形成的盘形焊接接头大的表面区域上。尖 端1215具有在其被加热并压向尖端1217时接纳和支撑紧固件1210的表面1215。
[0183] 图23W剖面图的形式示出了穿过第一层11插入并在焊接区化、Pb焊接到第二层13 上的紧固件1310。和图21中所示一样，紧固件1310是绕对称/旋转线S旋转的回转体，从而使 得焊接区化、饥是焊接到层13上的连续环形焊缝的一部分。紧固件1310的特征在于带有螺 纹的中屯、套管1342,该套管1342具有适合接纳相匹配的带螺纹紧固件，诸如螺钉(未示出） 的螺纹1342t。运样，紧固件1310能够实现两种功能，也就是，将层11保持在层13上和提供允 许经由相匹配的螺纹紧固件(未示出）装配到另一构件或结构(未示出）上的带螺纹套管。尖 端1315具有用于在焊接时容纳套管1342的凹槽1315r。
[0184] 图24和25示出了与紧固件1310类似的紧固件1410,但是具有带螺纹1442t的套管 部1442,该套管部是端部开放的，允许相匹配的螺纹紧固件(未示出）穿过该套管部1442。如 图25所示，在准备安装紧固件1410时，层11和13优选地被钻孔或者另外设置配合孔1化、 13h，套管部1442可穿过该配合孔插入。于是，可W如上所述地通过电阻焊来实施层11的穿 透和在层11上的焊接。尖端1415具有用于在压迫紧固件1410穿过层11并焊接到层13上时支 撑紧固件1410的表面1415。尖端1417具有一凹槽1417r，其可容纳在焊接过程中延伸通过层 11、13的套管部1442。
[0185] 图26示出了具有上部1510U和下部15101的紧固件1510,运两部分可W被焊接到一 起，W将紧固件连接到由例如侣形成的层11上。下部15101W带有螺纹的套管1510t为特征。 紧固件1510可W由钢或铁制成。焊接过程如前所述地进行，只是不是焊接到第二层13上，而 是在将上部推压穿过侣层11之后将上部1510U焊接到下部15101上。如前所述，焊接区化、Pb 是环形焊接接头的一部分，因为紧固件1510是一回转体。在凸缘部1510f和帽盖1512之间抓 取层11。紧固件1510允许由例如钢或铁的第一材料制成的、带有螺纹的套管1510t被连接到 由例如侣或儀的异种金属形成的层11上。
[0186] 图27示出了具有上部1610U和下部16101的紧固件1610,运两部分被焊接到一起W 将紧固件连接到由例如侣形成的层11上。下部16101W带有螺纹的螺杆1610s为特征。紧固 件1610可W由钢或铁制成。焊接过程如前所述地进行，只是不是焊接到第二层13上，而是在 上部被推压穿过侣层11之后，将上部1610U焊接到下部16101上。焊接部化近似为圆盘形，而 且紧固件1610是一回转体。在凸缘部1610f和帽盖1612之间抓取层11。紧固件1610允许由例 如钢或铁的第一材料制成的、带有螺纹的螺杆1610s被连接到由例如侣或儀的异种金属形 成的层11上。
[0187] 图28和图29示出了具有密封剂的焊道1728的自密封紧固件1710,密封剂的焊道 1728被适用至帽盖1712和轴1714的连接点的紧邻下侧。在使用紧固件1710之前，密封剂可 W是粘合剂或聚合物并且可W被应用为液体、凝胶或糊并且可W固化成固体或半固体或可 W保持在软的或液体状态。当通过将紧固件1710焊接至基片13或至另一紧固件1710而将紧 固件1710用于将材料的层11(侣）、13(钢)禪合在一起时，例如，如W上为紧固件210所描述 的（图10)，密封剂可能发生状态改变，例如，如果为固体，其可能由于通过将紧固件1710插 入通过中间层11所产生的热而烙化，通过从电阻或在焊接阶段烙融，W形成焊接1710W。在 紧固件1710与其焊接的金属冷却之后，密封剂1728在适应顶层11的表面和其中的任何上升 流11U之后可W返回固体，由此提供密封接头1710J，在顶层11和紧固件1710之间具有密封。 密封剂1728防止环境中存在的元素例如氧或湿气的渗透，所述元素会导致紧固件1710、片 11，13和/或焊接1710￥的腐蚀。替代地，密封剂1728在焊接1710￥完成之后可^^保持为半 固态或凝胶。密封剂1728可W多种不同的方式进行施加，包括：（i)作为紧固件制造中的步 骤而施加至紧固件1710; (ii)刚在形成焊接接头中的使用之前施加至紧固件1710;例如，在 接触外片11之前，通过将:珠(在压力下的喷嘴喷出的）、预制为固体或半固态形式的环(并 且放置在紧固件1710上）、或密封剂带(提供为可割断的条带的形式或通过接触式喷头喷涂 或在压力下喷雾)施用至紧固件1710。替代地，密封剂1728可W被施加至片11的表面，例如， W被置于顶表面11S上的粘合剂点的形式，在顶表面11S处，紧固件1710在接合过程之前将 被插入片11的定位孔或在定位孔周围。密封剂1728可W通过使用目前在饮料罐端衬过程中 使用的'复合衬垫'装置而被施加至紧固件1710。美国专利号6,887,030中公开的技术在密 封剂1728的施加过程中可W被用来停止紧固件1710的旋转，减少对被施加至紧固件1710的 密封剂1728的保护性涂层造成的损伤。密封剂1728可W与任何上述的紧固件10,110,210等 和层11，13,11M等一起使用。图29示出了在紧固件1710被焊接至层13之后的密封剂1728。密 封剂1728可W部分或全部地填充紧固件1710的下侧1710U和片11的上表面11S之间的空腔。 密封剂1728可提供腐蚀保护、提高紧固件1710和顶表面11S之间的接头强度和/或消除进入 接头J的水/湿气。
[0188] 图30和31示出了双层紧固件1810的横截面，第一层1810S例如由钢、铁、铜或第一 侣合金例如Ixxx制成，且第二层1810A例如由侣或不同类型的侣合金如6XXX制成。紧固件 1810可W由多合金（Ixxx复合在6xxx上等)或多材料(侣复合钢、侣复合铜等）的双层片形成 例如压制。图31示出了使用双层紧固件1810、例如侣或侣合金的第一片11和钢、铁、铜、儀或 不同于合金层11另一种合金的第二片13形成的接头1810J的横截面。双层紧固件1810允许 焊接至侣构件11，即通过将层1810A焊接至片11。在运种情况下，开孔1810H被形成在片13 中，W便紧固件1810可W被插入通过开孔1810H而不是通过电阻加热烙化。运种方法的一个 方面是，其允许从单侧将钢片或构件13接合至侣片或构件11，例如管。双层紧固件1810允许 使用低电流水平而使焊接发生，因为与电极头1815接触的层1810S(可能是钢)在焊接过程 中提供了层1810A和片11的增强加热。在第一种方法中，层1810A可能由针焊合金制成或包 括针焊合金，产生至相反片11的针焊接头而非电阻焊。运对于减少焊接所需的电流量是有 利的。接头1810J可W被用于将侣或塑料片13接合至侣片11，其中需要低热量输入W防止片 13的烙化。在运种实施方式的另一方面，由侣复钢形成的紧固件1810可W被用于接合多个 侣片。紧固件1810的钢层1810S会接触电极1815,而侣侧1810A会接触侣片11 (在运种实施方 式中，片13也可W是侣）。当施加焊接热时，钢层1810S将提供增加的加热，使得紧固件1810 的侣部1810A能够在低电流下焊接侣片11，13。在本实施方式的另一方面，层1810可W由侣 包合侣部1810A而形成。钢部1810S会接触电极1815并且侣部1810A会接触并且焊接至侣片 11，13。在运种实施方式中，紧固件1810的铜部1810S将表现出良好的传热和低电极磨损。
[0189] 图32示出了 Ξ金属紧固件1910,具有层1910S、1910M和1910A。中间层1910M可W经 选择W防止在紧固件1910暴露于高溫下时外层1910S，1910A之间的扩散，提供接头强度。中 间层1910M可W由各种材料组成，包括但不限于高纯侣、铁、或锋。在一个例子中，外层1910S 为钢并且根部外层1910A为侣。中间层1910M可W被选择为薄铁层，其可W防止侣层1910A和 钢层1910S在高溫下(〉200摄氏度)的扩散。
[0190] 图33示出了双层紧固件2010,具有接合至冲压/冷形成的钢部2010S的侣的圆盘 2010A。侣圆盘2010A可W通过许多方式被接合至钢部2010S，所述方式不限于冷焊、超声波、 摩擦焊、对焊、高压焊接、机械、或针焊/焊接。可选地，将将钢部2010S形成为所示形状之前， 侣圆盘2010A可W导线形式(冷焊，压焊)接合至钢部2010S。紧固件2010可W与图31中示出 的紧固件1810相同的方式使用W将片13紧固至片11。
[0191] 图34示出了Ξ层紧固件2110,如图33的紧固件2010,但是具有附加层2110T例如由 铁制成，介于例如由钢制成的层2110S和例如由侣制成的层2110A之间。紧固件2110可W与 图31的紧固件1810和图33的紧固件2010相同的方式使用，但是可W使用附加层2110TW防 止层2110A和2110S之间的扩散，并因此可W与图32中示出的具有中间层1910M的紧固件 1910类似的方式用于高溫应用中。
[0192] 图35示出了紧固件2210,具有机械互锁部2210A，2210S。机械互锁可W通过锻压、 锻造、鐵粗或弯曲来完成。例如，部分2210A可W用外周凹槽2210AR来形成并且部分2210S可 W形成具有向内延伸的外周唇2210化。部分2210A然后可W被近使进成部分2210S中，W便 外周凹槽2210AR和外周唇2210化互锁。运也可W是通过锻造模来完成，该锻造模在部2210A 周围崩溃和压缩部2210SW建立互锁关系。在第一方面，2210S和2210A的材料可W是不同的 侣合金（Ixxx对6xxx、4xxx对6xxx,4xxx对Al-Li)或不同材料（钢和侣，侣和儀，侣和铁等）。 紧固件2210被显示为相对电极尖端2215进行定位并且可W与图31中示出的紧固件1810类 似的使用。
[0193] 图36示出了紧固件2310,在紧邻紧固件2310的帽盖2312和杆2314的部分2310S附 近定位有保护套2310T。保护套2310T可W在紧固件2310和被穿透的片之间提供腐蚀防护。 例如，其中部分2310S是钢并且穿过侣片11通过电阻加热焊接到钢片13,如图6和7所示，涂 层2310T可W是铁、不诱钢或冷喷涂侣。套2310T可W被机械地互锁至部分2310S，如图37所 示（显示了套2410A)，通过冷喷涂、等离子喷涂等施加。保护套2310T可W由金属或具有低导 热或导电性的材料制成，如陶瓷。在运一方面，低(热/电）导性材料将热和电流集中通过紧 固件2310的端部2316,与不存在保护套2310T时相比，使得能够W更低的电流需求W完成至 层13的焊接。一旦被焊接至层13,例如将侣层11紧侣至钢层13(参见图6和7)，保护套2310可 W发挥将部分2310S部分2310S可能由钢制成）与其穿过的侣层11分离的功能，由于异种金 属之间的接触和原电池效应导致的腐蚀。
[0194] 图37示出了紧固件2410,具有W与图36中描述的紧固件2310类似的方式配置在部 分2410S上的保护套2410A。保护套2410A被轮缘2416R保留在紧固件2410上，轮缘2416时尋套 2410A捕获在轮缘2416R和帽盖部分2412之间。轮缘2416R可W是预制的并且套2410A滑过轮 缘2416R，随后被模具压缩，或者套2410A可W被滑到轴2414上，随后例如通过鐵锻/锻造形 成轮缘2416R。如同紧固件2310,紧固件2410可表现出增强的耐腐蚀和传热能力并且可W类 似的方式使用W将第一片或构件11(例如侣的)禪合至第二片或构件13(例如钢的）（参见图 6和7)。因为轮缘2416R是作为紧固件被推运通过中间层11的主导元件(参见图6和7)，并且 可W由钢制成，其将形成通过中间层11的开孔，开孔足够大W容纳套2410A，因此所述套本 身在中间层11中形成开孔中不发挥作用，并且因此当紧固体2410被压迫通过中间层11时在 轴214上保持不变形或松动。
[0195] 图38示出了具有固体轴2514的"半固体"紧固件2510。帽盖2512具有配合地容纳电 极2515的电极延伸251祀的电极凹陷2512D。运种安排可W用来减少电极2515磨损。在一个 例子中，电极凹陷2512D和电极延伸251祀各自直径为4-8mm并且具有l-4mm的深度。由于轴 2514是固体，它并不像薄壁轴（如图1和图2中示出的紧固件10的轴14)那样可折叠。当穿透 中间层11(例如，由侣制成）W到达层13(例如由钢制成焊接到(参见图6和7)时，紧固件 2510的轴2514较短并且不必折叠。因此，紧固件2515更快地到达13。运减少了电流流过电极 2515和紧固件2510的时间的量，减少电极的腐蚀和提高加工效率。电极延伸2515E和电极凹 陷2512D之间的接触面积增加光滑配合面上的电接触面积、降低电阻并且并提供机械禪合， 在紧固件2510的放置过程中，该机械禪合保留紧固件2510和电极2515的相对位置。
[0196] 图39示出了具有固体轴2614的"固体"紧固件2610。帽盖2612具有接纳具有例如1- 6英寸恒定半径的表面2612S的上电极，运允许使用具有类似半径的传统的圆角点焊电极 2615。运种关系减少了对特殊电极设计和修整设备的需要并且还降低电极损耗。帽盖2612 可能是成比例的W朝向片11折叠(参见图6和7)，通过其在插入过程中推动轴2614,当完全 插入时帽盖2612扁平对向板11。小尖端元件2616T可W从紧固件2610的端部2616伸出，其可 W被用来集中电流和加热W协助起始化待被刺穿的片11的加热/软化并且其起始化至片13 的焊接。
[0197] 图40示出了固体紧固件2710,其与紧固件2610相似，但是具有从圆角表面2712S伸 出的电极对准突起部2712P。突起部2712P可W被接纳在电极2715的配合凹部2715R中。在插 入和焊接过程，配合突起部2712P和凹部2715R可W协助保持紧固件2710与电极2715对准 (通过片11W焊接至片13,如图6和7所示）。突起部2712P的半径可W为例如3/1护至1/4"。虽 然凹部2715R需要S独特的电极几何形状，它与传统的电极修整设备兼容。
[0198] 图41示出了接头2800J，其中一对相对紧固件2810A，2810B分别穿透通过层11A， 11B(诸如侣片），例如，通过电阻加热和压力，并且被焊接到例如由钢制成的中央层13。为了 实现此种配置，紧固件2810A，2810B可W被同时插入(在一个单一操作中）通过侣片ΙΙΑ,ΙΙΒ 并且焊接至钢层13。替代地，紧固件2810Α，2810Β可W依次插入和焊接。.
[0199] 图42示出了具有伸出夹紧范围的紧固件2910。帽盖2912向下延伸至可与轴2914相 媳美的程度。绝缘材料的环29121被附接至帽盖2912的末端，W便环29121的底部边缘大约 与端部2916共同延伸。在使用中，紧固件2910可W被旋转在片11(例如由侣制成)的表面上， 然后，如上设及图6和图7所描述的，通过电阻焊机通过电阻加热W穿透片11并且焊接到下 方的片13(例如由钢制成）。由于环29121是绝缘体，所W电流仅经过端部2916。由于端部 2912按压通过片11，随着端部2016穿过片11，环2912巧氏靠在片11上。因此，帽盖2912弯曲至 允许端部2916到达并且焊接至片13的程度，而环2912巧氏靠在片11上。因此，轴2914能穿透 各种厚度的片11并且(其环29121)仍将按压片11，促使片11与片13接触。
[0200] 图43和44示出