了第一面板11(例如由侣合金制成），相对第二面板13定位(例如由 钢制成）。第一面板11被弯曲W形成J形11J，其拥抱面板13的边缘13Ε。面板11在紧邻J-形 11J和边缘13Ε通过紧固件3010被押至面板13,紧固件3010穿过面板11的一个厚度11Τ并且 在3010W焊接到钢面板13,形成接头3000J。如所示的，焊接3010W不干扰面板11的其余部分 11R，因此接头3000J适合于在面板的其余部分11R上需要光滑的表面外观的应用，如汽车车 身。如图44Α所示的，电极3015和3017可W从相同的方向接近，W3015压向紧固件3010且电 极3017接触钢面板13。随着电阻加热软化片11，紧固件3010被按压通过11并且焊接到片13。 如图44Β所示，可W使用多个紧固件3010W形成沿着片13的边缘13Ε的"折边"3010H，WJ形 111包裹边缘136。折边的接头301(^可^采用粘合剂^协助将片11，13保持在一起。
[0201] 图45示出了通过紧固件3110禪合至层13(例如钢的）的一对片11A，11B(例如侣 的）。紧固件3110已经穿透了片ΙΙΑ,ΙΙΒ，例如通过电阻加热，然后接触并随后在3110W焊接 到钢片13并且形成接头3100J。在接头3100J中，来自穿透和焊接的热，例如由紧固件3110 (可能为钢)发出的热，局部烙化邮邻紧固件3130的侣片11Α和11Β，在片11Α和11Β之间产生 部分或完全包围紧固件3110的焊接3110W2。焊接3110W2巩固侣片ΙΙΑ,ΙΙΒ并且强化接头 3100J。侣片ΙΙΑ,ΙΙΒ可W是相同或不同的厚度。在一个或全部的片界面之间可W存在粘合 剂。
[0202] 图46示出了通过相对的紧固件3210Α，3210Β(例如由钢制成）而禪合至两片11Α， 11Β(例如由侣制成）的接头3200J。紧固件3210Α，3210Β可W与图10示出的实施方式类似的 方式，通过一对相对焊接电极从相反侧同时安装。紧固件3210Α，3210Β被迫使在一起并且通 过电阻加热穿透侣片1心，118，然后彼此焊接形成焊接3210胖。如^上关于图45所示的实施 方式所提及的，在穿过片ΙΙΑ,ΙΙΒ时，钢紧固件3210Α，3210Β局部地加热与其相邻的侣片 11八，118并且在创建焊接3210胖2部分或完全地包含紧固件32104,32108之间的焊接3210胖。 图46示出了等厚度的片ΙΙΑ,ΙΙΒ,产生了对称的接头3200J，但如下所示的，该过程将适合于 不同规格的片ΙΙΑ,ΙΙΒ。在另一个替代方式中，可W采用具有不同的操作范围巧由长度)的两 个不同的紧固件3210A，3210B，更大的长度被施用到具有更大的厚度的片，且反之亦然。
[0203]图47示出了由两个相对紧固件3310A，3310B(例如由钢制成)禪合两片ΙΙΑ,ΙΙΒ(例 如由侣制成）的接头3300J。紧固件3310Α，3310Β可W与图10中示出的实施方式的类似方式， 通过一对相对的焊接电极同时从相反侧安装。紧固件3310Α，3310Β被迫使在一起，并且通过 电阻加热穿透侣片ΙΙΑ,ΙΙΒ,然后彼此焊接W形成焊接3310W。如W上关于图45和46所述的， 在穿过片11Α，11Β时，钢紧固件3310Α，3310Β局部地加热与其相邻的侣片11Α，11Β并且创建 焊接3310W2,其部分或完全包围紧固件3310Α，3310Β之间的焊接3310W。图47示出了相等厚 度的片1心，118，产生非对称的接头330(^。如所示的，紧固件33104,33108具有相等操作范 围巧由长度），产生不在片ΙΙΑ,ΙΙΒ之间的界面33111处的焊接3310W。接头3300J的一个方面 是，通过接头3300J的负载路径遵循多个方向（不在同一轴线上），由此其具有增强的机械性 能。如上所述，接头3300J可W带有或不带有粘合剂进行使用，例如应用于界面33111。侣片 ΙΙΑ,ΙΙΒ之间的焊接区3310W2通过选择在焊接过程中采用的焊接工艺方案而被选择性地做 得较大或较小。可W加入附加的加热循环W扩展侣焊接区3310W2并且增加接头3300J的整 体性能。
[0204]图48示出了通过两个相对紧固件3410Α，3410Β(例如由钢制成)禪合Ξ片ΙΙΑ,ΙΙΒ, lie(例如由侣制成）的接头3400J。紧固件3410Α，3410Β可W与图10所示的实施方式类似的 方式，通过一对相对的焊接电极从相反侧同时安装。紧固件3410Α，3410Β被迫使在一起并且 通过电阻加热穿透侣片1心，118，11(：，然后彼此焊接形成焊接3410胖。如^上相对于图45-47 中所示的实施方式所述的，在穿过片1心，118，11別寸，钢紧固件34104,34108局部地加热与 其相邻的侣片ΙΙΑ,ΙΙΒ，lie并且创建部分或完全包围紧固件3410Α，3410Β之间的焊接3410W 的焊接3410W2。图48示出了大约等厚的片1心，118，11(：，产生对称的接头340(^。如所示的， 紧固件3410Α，3410Β具有相等操作范围巧由长度），W便当它们接合形成焊接3410W时，它们 大概处在片11B的中间，产生不处在片ΙΙΑ,ΙΙΒ, lie之间的界面％1111,341112处的焊接 3410W，并因此具有提高的机械性能。如上所述，运种接头3400J可W带有或不带有粘合剂进 行使用，例如，应用在界面341111,341112。通过选择在焊接过程中采用的焊接工艺方案，侣 片1心，118，11(：之间的焊接区3410胖2可^被选择性的做大或做小。可^加入附加的加热循 环W扩展侣焊接区3410W2,并且提高接头3400J的整体性能。片1心，118，11(：可^是相同或 不同的厚度和合金类型。紧固件3410A，3410B可W被设计成在侣片ΙΙΑ,ΙΙΒ，lie层叠的中屯、 会合或在最大限度地提高接头性能并且扩展负载路径的另一位置会合。
[0205] 图49是经切割W展示其横截面的接头3500J的照片。接头3500J在紧固件3510和 0.9mm锻锋钢的钢片13之间禪合两个1.0mmC710-T4侣合金的侣片1心，118。紧固件3510是 G1A馴钉。焊接区3510W2显示片ΙΙΑ,ΙΙΒ紧邻紧固件3510融合。焊接在不具有定位孔的片 11八，118上进行。接头35001使用焊接输入81^\@4001113预热加上161^\@1001113焊接脉冲800化3 创建。在切割横截面时，样品被稍微被扭曲。
[0206] 图50是经切割W展示其横截面的接头3600J的照片。接头3600J在两个紧固件 3610Α，3610Β之间合两个1.6mm 7075-Τ6侣合金的侣片114，118。紧固件36104,36108是6心 馴钉。焊接区3610W2显示片ΙΙΑ,ΙΙΒ紧邻紧固件3610A，3610B融合。焊接在不具有定位孔的 片ΙΙΑ,ΙΙΒ上进行。接头3500J使用焊接输入8kA@400ms预热加上12kA@300ms焊接脉冲800化 创建。
[0207] 图51示出了具有尖端3715T的电极3715,尖端3715T具有标准几何形状。电极尖端 3715T插入到电极轴3715S中并且通过匹配锥形表面3715TS1，3715TS2被保留在电极轴 3715S中。尖端3715T具有匹配锥形表面3715RS，其具有约8mm的半径R。电极3715被显示与紧 固件3710接触，紧固件3710具有短固体轴3714和具有凹形表面3712CS的宽帽盖3712,凹形 表面3712CS可能具有的半径R1的曲率逼近尖端3715T的馴接表面371RS的曲率。紧固件3710 被定位在堆放的片11(例如由侣制成)和13(例如由钢制成)上。"半固体"紧固件3710容纳标 准电极半径。电极3715在工业中是常用的并且提供了极好的电极损耗和修整能力。经常发 生电极方向与垂直的偏差，特别是在大批量生产中。圆角接触表面3712CS允许电极相对于 垂直有少量的角度并且仍然发挥驱动和焊接紧固件3710的功能。对于非常厚的穿透需求 (4mmW上），轴3714、紧固件3710与其它紧固件设计将非常厚，例如图1-11中所示的，其中电 极例如15,115,215相对深地穿透到紧固件例如10,110,210中。紧固件3710可W通过传送网 或带或其它方式馈送至焊接电极3715, W在电极接触之前将其保持定位，运将紧固件压向 接合的工件。
[0208] 图52示出了具有"瓶鼻"几何结构的电极尖端3815T。如图51，电极尖端3815T将插 入并且被保持在电极轴如3715S中。尖端3815T具有馴接表面3815RS，该馴接表面3815RS具 有约4mm的半径R。电极尖端3815T被示出与紧固件3810接触，紧固件3810具有短的固体轴 3814,例如具有大于1.5mm的长度。紧固件3810具有宽帽盖3812,该宽帽盖3812具有凹形表 面3812CS，该凹形表面3812CS可W具有的曲率半径近似尖端3815T的馴接表面3815RS。紧固 件的高度整体为约4至5mm。紧固件3810被定位在片11(例如由侣制成)和片13(例如由钢制 成）。"半固体"紧固件3810容纳"瓶鼻"尖端3815T。如上所述，经常发生电极方向与垂直的偏 差，并且圆角接触面3812CS允许电极相对于垂直具有少量的角度并且仍然驱动和焊接紧固 件3810的功能。较小半径的表面3815RS提供增加的灵活性，W在偏离焊接的角度和在紧固 件3810中更大的电极穿透下发挥作用，运更类似于片到片点焊。另外，运种类型的尖端几何 学可与更广泛的紧固件轴长度一起工作，因为当焊接片11，13具有4mmW上的厚度时，不需 要非常厚的基部。较小半径的电极尖端3815T的"鼻"会具有表面3815RS，其密切匹配接触表 面3812CS上的半径。从表面3815RS向电极尖端3815T的外壁38150W的过滤可W采用各种形 状来完成，包括：更大的半径、成一角度的直壁或双曲线，如图52-55所示（图52显示双曲 线）。电极尖端3815T保留了图51所示的标准电极的优点，诸如优异的电极损耗和电极修整。
[0209] 图53显示，尖端3815T的瓶鼻形可W容纳各种紧固件，例如3910和叠层厚度，使得 电极尖端3815T能够用相同的电极工具处理宽范围的叠层厚度。
[0210] 图54显示了另一种类型的瓶鼻电极尖端4015T，其可减少电极损耗。The馴接表面 4015RS的半径R具有的半径小于图52和53所不的半径，即3mm相对于4mm。一般而言，馴接表 面4015RS的半径应当大于2mm但是小于8mm，优选3-6mm。在图54中，紧固件接触表面4010CS 具有的半径为4mm，略大于馴接表面4015RS。馴接表面4015RS通过直壁4015TW过渡至外壁 40150W，直壁4015TWW相对于外壁40150W呈45度的角度布置。尽管电极尖端4015T相对于紧 固件4010在取向和定位上存在尖角和x，y偏移，电极尖端4015T表现出可操作性。在一些应 用中优选的是，接触表面4010CS的半径略大于馴接表面4015RS的半径并且在一些实施方式 中，接触表面4010CS可 W 为3-12111111或4-8111111。
[0211] 图55示出了电极尖端4115T，其可W减少电极损耗。馴接表面4115RS的半径R可W 为3-8mm。馴接表面4115RS通过弯曲壁4115TW过渡至外壁41150W，弯曲壁4115TW具有较大的 半径，例如50-150mm。运种几体形状提供增强的热转移和冷却。
[0212] 图56示出了 W上关于图54所述的瓶鼻电极尖端4015T，其取向与紧固件4010定向 错位，例如与垂直于片11，13的取向的角偏移α高达30度。瓶鼻尖端4015T将容钢高达30度W 上的角定向偏差并且仍然提供可操作的电气和机械接触。如果紧固件4010具有稍大的半径 R，其将增强具有电极尖端4015Τ的点烤电装置迫使紧固件4010通过片11的能力W及W其他 方式容纳理想生产装置的变化的能力。调整角度偏差的能力对于投影式焊接工艺是新的， 投影式焊接工艺典型地采用大的扁平面电极并且代表了目前公开的技术与传统的电阻焊 接的另一个显著背离。
[0213] 图57显示了复合紧固件4250,4260和4270,各自分别具有多个组件4250Α，4250Β， 4260Α，4260Β和4270Α，4270Β。如所示的，组件4250Α，4260Α和4270Α可W是如同W上公开的 紧固件10，110,210,310等任何一个的紧固件。组件42508,42608和42708可^是材料片的形 式，其被压配合或附接至紧固件组件4250Α，4260Α和4270Α。片构件4250Β，4260Β和4270Β可 W由包括W下的材料组成：聚合物、树脂、粘合剂上的a和b)或金属(a、b和C)。片构件 4250B，4260B和4270B可W与较大的网形成整体并且可从该较大的网分开，在通过如上所述 的电阻加热和焊接施加紧固件4250,4260等的过程中，该较大的网用作相对于待紧固的材 料(例如图4-7的片11，13)定位紧固件4250等的输送或保持机构。组件42508,42608,42706 可W经选择W保持被捕获在由紧固件4250A，4260A，4270A形成的接头中。例如，片构件 4250B，4260B和4270B可W是用于密封并保护由紧固件形成的接头不被腐蚀的塑料/聚合物 密封剂。
[0214] 如果片构件4250B，4260B和4270B是金属并且与较大的结构（例如用作输送/定位 机构的带或网）成整体，至带或网的附接可W通过穿孔或其它脆弱连接来进行，当被关链的 紧固件4250A，4260A，4270A被使用时，运允许片构件4250B，4260B和4270B与更大的结构断 开。片构件4250B，4260B和4270B可W由各种材料制成，例如不诱钢、侣合金、高纯侣等，W便 降低电腐蚀电位和/或扩展紧固件4250A，4260A，4270A和其可能接触的所有表面例如片11， 13之间的接头键。如果采用针焊合金，其可被预助烙W赋予改善的沿接触表面的润湿和改 善的结合性能。片构件4250B，4260B和4270B可W机械地与相应的紧固件4250A，4260A， 4270A联合，例如干设配合，或其它手段诸如通过表面吸引的粘附或使用粘合剂。片构件 4250B，4260B和4270B的组成和功能图36和37的套2310T和/或2410A的类似或相同。根据紧 固任务的需要和目标来选择紧固件4250A，4260A，4270A和片构件4250B，4260B和4270B在进 行紧固操作之前可W被组装并且紧固件4250A，4260A，4270A与片构件4250B，4260B和4270B 的不同组合。
[0215]图58示出了供给机构4380和用于在焊接电极的尖端4315T和工件（例如待根据本 公开实施方式通过电阻焊接与紧固件4310紧固一起的片11，13)之间加载紧固件4310的媒 介4382。紧固件4310通过媒介4382安装和运送，媒介4382可W是为带状或条带的形式，其在 供给机构4380的左L和右R上的线圈之间运行。媒介可W通过引导漉或另一种导向诸如通过 框架4380F的导槽或导轨4380S1，4380S2来引导，诸如紧固件4310被周期性地存在于电极尖 端4315T和片11之间的媒介来运送。通过电阻加热和焊接，电极尖端周期性地上下移动W进 行如本公开中W下所描述的穿透/焊接操作。供给机构4380也可W相对于片11上下移动。当 紧固件4310被施加至片11，13时，媒介4382可能部分或全部被消耗。在替代的方式中，媒介 4382的残余部分4382R可W超越所施用的紧固件4310并且被卷取漉或其他卷绕机构卷起， W用于处置或再利用。如上关于图57所述的，媒介4382可W被选择W提供有助于由紧固件 4310形成的接头的益处，例如媒介4382可W是密封剂或腐蚀降低膜、粘合剂或针焊介质。两 种形式的媒介4382A和4382B具有用于接收紧固件4310的开口 43820。
[0216] 紧固件10,110,210等W及本公开的紧固方法的方面包括如下。用于施用紧固件的 方法与低部分扭曲相关联，因为材料的层例如11，13和紧固件10,110,等在焊接过程中被保 持在压缩状态并且热影响的区被捕获在帽盖(例如12下方）。帽盖12可W具有预形成的凹部 或者弯曲形成凹部W容纳和捕集在焊接操作中位移的烙化金属、金属间化合物等。因为给 定的紧固件(例如10,110等)可W变形，例如在穿透和焊接阶段融化和崩塌，其可W处理一 系列厚度的待紧固的片(例如11，13)。在紧固件穿透或焊接的过程中，由于紧固件10,110等 沿焊接区崩塌和扩展，金属间化合物被偏离焊接区。当紧固件10,110等（即其帽盖12)在电 极15,115,215等的影响下压向顶片(例如11)时，其会W帽盖12密封顶片11而停止。紧固件 10,110等可W通过施加在片11，13之间的粘合剂而被施用。由于紧固件10，110,210等焊接 或针焊至第二片13的一侧，片13的另一侧未被穿刺并且保持水密性。本公开的焊接方法可 与开发用于例如在汽车制造中使用的钢片电阻焊接的常规RSW设备兼容。
[0217] 紧固件10、110、210等可W由多种材料制成，W改善抗腐蚀性能，材料例如为不同 等级的钢(低碳钢、高强度钢、超高强度钢、不诱钢）、铁合金、侣合金、儀合金和铜合金，材料 上可W具有涂层（电锻、锻锋、热浸或渗侣）。可W通过单侧或双侧焊接方式来施加紧固件 10、110、210等。在一种方式中，不使用定位孔，通过电阻加热软化穿透第一片11的紧固件。 在另一种方式中，在可W为侣或塑料的顶部的片11中可设有定位孔，或者，如果紧固件具有 侣制的轴末端16,该顶部片可W为钢、铁或铜，第二片为侣。如果紧固件插入到第一片的定 位孔中，第一片无需具有导电性，其烙点也不必比第二片低（因为紧固件不是通过电阻加热 穿透第一片的）。可W在将紧固件焊接到第二片后的破坏性拆除所留下的空腔中进行质保 测量，例如检测焊接尺寸，如深度、体积等。可W采用超声波无损检测技术，在焊接有紧固件 的该片的相对侧来检测焊接质量。
[021引与FDS化J0TS)、SPR和SFJ相比，用于采用本公开内容的紧固件10、110、210等的装 置具有较小的占地面积，运允许其进出更狭小的空间。用于驱动本公开的紧固件的插入力 比SH?中使用的力更小，运是因为侣片11或被加热或被钻孔，W便于紧固件插入，提高了结 合高强度侣(其在SPR操作期间对断裂敏感)的能力。因为不需要将紧固件插入钢材中，而是 将其焊接在钢材上，本公开的方式也便于与高强度和超高强度钢材结合。从待接合零部件 的固定方式而言，本公开的方法与传统的电阻点焊(RSW)工艺类似，不需要旋转紧固件或者 工件，而便于零部件的组装。在接近传统RSW的处理速度的情况下可W施加紧固件10、110， 并且可W在锻造件和铸侣上采用本公开的工艺。由于避免了将侣焊接在钢材上，也避免了 双金属焊接相关的接合强度低的问题。本发明所公开的工艺方法允许固接多片侣材、钢材 和其它金属，例如，2侣材和1层钢材，1层侣材和2层钢材，或者1层侣材、1层儀材和1层钢材。
[0219]在施加紧固件10、110、210等期间，被紧固件穿透的第一片11或多片11A和11B也可 W烙融或焊接在一起，提高焊接区和全体的接合强度。紧固件可W由不同材料制成，用于焊 接到相容的片13上，也可W为多层，运样紧固件可W具有机械和电锻性能，适于进行焊接并 可避免腐蚀。例如，紧固件的一端可为侣，能够适于焊接到侣制的第二片13上，但是还具有 一层钢、铁或者铜，从而提高其机械性能。多层的紧固件可在高溫应用中非常有效，并且可 包括一层或多层材料，W防止经过多材料界面之间的扩散。
[0220] 可W将一层薄膜、粘结剂或涂层施加到紧固件上，或者引入到紧固件和第一片11 之间，W便提高帽盖12与片11之间的密封。本发明所公开的工艺方法可W通过使用朝向轴 的一端反向弯曲的后退式帽盖，而用于接合不同厚度的片，该轴可W涂覆有绝缘层，W避免 通过帽盖/片11之间的界面而产生导电性，在加热穿透阶段帽盖弯曲而与该层叠的不同厚 度相适应。本发明公开的紧固件可由包括侣、钢、不诱钢、铜和铁在内的不同材料制成，该紧 固件也可W由两种或更多种不同类型的侣材制成，W便能够进行电阻焊接，降低电阻针焊 或焊接时的热加工。由于在焊接期间零部件被保持在压缩状态，采用本发明的紧固件和方 法所实现的接合部位具有改进的抗疲劳性能。
[0221] 图59示出紧固件（电阻馴钉)4410,不仅可W如上所公开的那样将侣焊接到钢材 上，还可W将第一侣片11A与第二侣片11B进行焊接（图60)。在一个可选实施例中，一层或多 层片11A、11B可W是除侣、侣合金之外的其它非铁金属，如儀、儀合金或铜。紧固件4410在靠 近其根部(或底部M414R的位置具有环形凹槽4414G。紧固件4410还具有围绕帽盖4412的周 边设置的唇部4412L。
[0222] 在图60中，紧固件4410具有更明显的唇部4412L2,并且在两个使用阶段中分别示 出，即，焊前阶段(阶段A)和焊后阶段(阶段B)。制成紧固件4410的材料可W具有比侣制片 11A和11B更低的导热性和导电性，更高的烙点，例如可W是不同等级的钢材、不诱钢和铁。 使用术语"片"来表明层11A和11B时，可W理解，其它形式的金属层也是适用的，例如结构 梁、平板或管道等的侧壁。除了侣之外，紧固件4410还可W接合其它导电材料的片，如儀或 铜。在一个可选实施例中，侣的片11A可W与位于片11B位置处的儀或儀合金片接合。片11A、 11B之间的相对位置可W反过来，如，儀片在上(为11A)，侣片在下(为11B)。在另一个可选实 施例中，片11A和11B之一可W为锋铜片。当紧固件4410定位于电极触点4415和4417之间时， 如阶段A所示，施加电流和聚合力F1和F2时，紧固件4410和中间的片11A和11B被加热，并且 片11A和11B发生局部软化，使得紧固件4410能够穿透片11A的表面11AS，然后穿入片11B。图 60、70和71为图示方便，将电极表现为旋转实体形式，但是在图4和22中也可表现为剖面形 式。可W控制所施加的电流I和力F1、F2的时间和强度，W便使得根部4414R在紧靠片11A和 11B的位置停住。片11A和11B的烙融金属汇集形成焊接区4414W，包围紧固件4410并流入凹 槽4414G。当焊接区4410W冷却硬化，片11A和11B被焊接在一起，紧固件4410在相邻位置嵌入 其中，如图60的阶段B所示。在一个实施例中，凹槽4414G可W为螺旋凹槽的形式，如螺纹，或 其它形式构型，使得轴4414的外表面粗糖，并且使得焊接区4410W的烙融金属围绕凹槽的构 型流动并在冷却时夹持Γ键入"）构型。轴4414上可设有凸环(未示出），该凸环从轴441