焊接螺母的制作方法

本申请要求2015年8月28日向韩国知识产权局提交的10-2015-0121849号韩国专利申请的优先权和利益，其全部内容通过引证结合于此。

技术领域

本发明涉及一种焊接螺母，并且更具体地说，是涉及一种防止焊接性能劣化的焊接螺母，这种焊接性能的劣化是在将焊接螺母焊接至高强度钢的热冲压模塑制品期间由基体材料与焊接螺母之间的硬度差异以及铝硅(Al-Si)涂层所产生的，该铝硅涂层形成在基体材料的表面上。

背景技术：

最近，汽车行业的趋势包括减少车辆的燃料消耗，以及研究同时满足硬度和亮度标准的高强度和超轻材料以及新的成型技术。作为最近研究和发展趋势的一部分，已经积极地对包括使用硼钢板的热压成型技术的热冲压技术进行了研究。

例如，热冲压技术包括制造高强度部件的成型技术，该成型技术通过在适当的温度(例如约900℃)下将硼钢板加热至在压模内成型并然后快速地冷却硼钢板来制造高强度部件。硼钢板应用到(apply to)包括少量硼(B)的添加物的钢板。在适当的温度条件下，奥氏体晶界中的硼被隔离成原子状态，以降低奥氏体晶界的自由能。此外，先共析铁素体的成核现 象被抑制，以显著地提高钢的淬硬性(例如，在淬火的时候通过马氏体的形成使钢变硬的能力)

不同于采用高强度钢的现有成型方法，热冲压成型利用上述硼钢板。例如，具有高拉伸强度(例如，约1300MPa至1600MPa)的马氏体结构的模塑制品通过在成型之前在900℃或更高的温度下使具有500MPa至800MPa拉伸强度的铁素体结构的硼钢板奥氏体化来获得。此外，进行对硼钢板的高温成型，然后快速冷却硼钢板。

另外，热冲压模塑制品具有比部分普通钢板高四至五倍的强度，并且与现有的重量相比最多可以减少多达40％的重量。热冲压模塑制品可以同时改善车辆重量和车体的强度。然而，当热冲压模塑制品旨在焊接至焊接螺母以将热冲压模塑制品连接到另一部分时，则可能难以同时地熔化(melt)两种材料。例如，基体材料(该基体材料是热冲压模塑制品)与焊接螺母之间的硬度差异可能会带来问题。换句话说，顾及基体材料硬度的焊接条件会导致焊接螺母的变形，并且顾及焊接螺母硬度的焊接条件不会熔化高硬度的基体材料。因此，在螺栓连接期间，螺母的焊接部分可能会与基体材料分开。

根据相关技术，现有的补救措施包括由工人另外地执行二氧化碳(CO₂)焊接，然而，这种解决方案增加了复杂性并且使其难以获得一致的焊接质量。此外，Al-Si涂层形成于基体材料的表面上，以防止在成型过程期间由于热冲压成型的特征而产生的氧化膜。然而，Al-Si涂层劣化了基体材料和焊接螺母之间的焊接性能。例如，铝硅涂层导致产生裂纹，由此劣化焊接螺母的焊接部分的接合强度。

本部分中公开的上述信息仅仅旨在有助于理解本发明背景，并因此它可能包含不构成在本国内为本领域普通技术人员所已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供了一种焊接螺母，该焊接螺母可以提高一致的焊接质量以保持针对紧固扭矩的焊接部分的接合强度。具体地，插入部件的预定部分可插入至形成在基体材料内的螺母插入孔中。换句话说，可以防止焊接性能的劣化，该焊接性能的劣化是由于基体材料与焊接螺母之间的硬度差异以及形成在基体材料的表面上的Al-Si涂层所造成的。因此，当将焊接螺母焊接至高强度钢的热冲压模塑制品时，可以减少飞溅。

在一个方面，示例性实施方式提供了一种焊接螺母，该焊接螺母可以通过形成在基体材料内的螺母插入孔焊接(例如，耦接)至基体材料。另外，螺母体可以形成外观(例如，焊接螺母的外部形状)，插入部件可以整体地形成为从螺母体的第一表面突出并可以布置(例如，插入)到螺母插入孔中，并且螺栓紧固孔可以形成为与插入部件一起延伸(例如，穿透)穿过螺母体的中央。

插入部件可以形成为从螺母体的第一表面突出，并且该插入部件具有的厚度可以小于基体材料的厚度。插入部件可以形成为多边形形状或圆形形状等。另外，插入部件的突出的第一端部的外周边表面可以形成为沿着周向方向成圆形，并且插入部件的连接至螺母体的第二端部(例如，相对端部)可以形成为从其第一端部朝向螺母体的外侧是倾斜的。

此外，螺栓紧固孔可以基于螺母体在插入部件的中央处的宽度方向在螺母体的中央沿螺母体的长度方向竖直地(例如，纵向地)形成。另外，可在螺栓紧固孔的内周向表面上形成螺丝攻。在一些示例性实施方式中，基体材料可以是热冲压模塑硼钢板。螺母体可以具有形成为多边形形状或圆形形状的外观。

附图说明

本公开的上述和其它特征将从下面结合附图时所作出的详细描述中变得显而易见，在附图中：

图1是根据本发明的示例性实施方式的焊接螺母的示例性立体图；

图2是根据本发明的示例性实施方式的焊接螺母的示例性后视立体图；

图3是根据本发明的示例性实施方式的焊接螺母的示例性侧视图；

图4是根据本发明的示例性实施方式的焊接螺母的示例性剖视图；以及

图5是示出了根据本发明的示例性实施方式的焊接螺母耦接至基体材料的视图的示例性剖视立体图。

符号描述

10：基体材料

12：螺母插入孔

14：焊接部分

100：焊接螺母

110：螺母体

120：插入部件

122：倾斜表面

130：螺栓紧固孔

具体实施方式

通过参照示例性实施方式的下述详细描述和附图，本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法可以更容易地理解。虽然本发明将结合示例性实施方式描述，但是将要理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制在那些示例性实施方式中。与此相反，本发明旨在不仅覆盖该示例性实施方式，而且还覆盖各种替代选择、修改、等同物以及其他实施方式，其可以包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。

本文所用的术语仅用于描述具体的实施方式并且不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”还旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。另外将进一步理解的是，术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除其中一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括任何一个或多个相关的所列物品或所有组合。例如，为了使本发明的描述清楚，不相关的部分未示出，并且层和区域的厚度是为了清楚而被放大。另外，当指出层在另一个层或基板“上”时，该层可能是直接地在另一个层或基板上，或者还可能在其之间设置有第三层。

因此，附图和描述在本质上将被视为是说明性的而不是限制性的。在整个说明书中，相同的参考标号指示相同的元件。由于为了解释方便，附图中示出的各自的部件的尺寸和厚度是任意示出的，所以本发明不必局限于附图中示出的那些，并且为了清楚起见，几个层和区域的厚度是放大的。

可以理解的是，术语“车辆”或“车辆的”或本文所使用的其他类似的术语总体上包括机动车辆(诸如包括运动型多用途汽车(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆)、包括各种船只和船的水上交通工具、飞机等，并且包括混合动力汽车、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、 氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从非石油资源衍生的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如是既具有汽油动力又具有电动力的车辆。

图1和图2包括根据示例性实施方式的焊接螺母的示例性立体图和示例性后视立体图。图3是根据示例性实施方式的焊接螺母的示例性侧视图。图4是根据示例性实施方式的焊接螺母的示例性剖视图。

参照附图，根据示例性实施方式的焊接螺母100可以确保一致的焊接质量，以针对紧固扭矩保持焊接部分的接合强度。例如，插入部件120的预定部分可以设置(例如，插入)于在基体材料10内形成的螺母插入孔12中，以防止由基体材料10与焊接螺母100之间的硬度不一致性所导致的焊接性能的劣化。另外，在将焊接螺母100焊接至高强度钢的热冲压模塑制品的同时，可以在基体材料10的表面上形成Al-Si涂层，并且该涂层可以降低焊接期间发生的飞溅。具体地，焊接螺母100可以穿过形成于基体材料10中的螺母插入孔12焊接。焊接螺母100可包括螺母体110、插入部件120、螺栓紧固孔130，如图1至图4示出的。

另外，当焊接螺母100焊接至基体材料10时，可以由基体材料10形成高强度(抗拉)的热冲压模塑硼钢板。此外，螺母插入孔12可以形成为具有基本为圆形的形状，并且可以穿透(例如，延伸穿过)基体材料10。在示例性实施方式中，螺母体110可形成焊接螺母的外观。螺母体110可具有形成为多边形形状或圆形形状的外观。

插入部件120可形成为从螺母体110的指向螺母插入孔12的第一表面整体地突出，并且该插入部件可插入至螺母插入孔12中。插入部件120可形成为在螺母体110的第一表面的中央具有对应于螺母插入孔12的尺寸。进一步地，插入部件120的厚度D1可形成为从螺母体110的第一表面突出(例如，延伸)，并且该插入部件可具有小于基体材料10的厚度D2的厚度(D1<D2)。另外，插入部件120形成的形状可对应于螺母插入 孔12的形状。例如，该形状可以包括多边形或圆形形状，并且该形状可以通过锻造成型形成于螺母体110的第一表面中。

另外，插入部件120的第一端部(包括从螺母体110突出的端部部分)的外周边表面可形成为沿着周向方向成圆形。例如，插入部件120可平滑地插入螺母插入孔12中。插入部件120的连接到螺母体110的第二端部可以形成有倾斜表面122，该倾斜表面从突出的第一端部朝向螺母体110的外侧成角度。

螺栓紧固孔130可形成为与插入部件120一起延伸(例如，穿透)穿过螺母体110的中央，并且该螺栓紧固孔可以利用螺栓(未示出)紧固以将插入部件耦接(例如，连接或紧固)至焊接螺母100。螺栓紧固孔130可基于螺母体110在插入部件120的中央处的宽度方向而在螺母体110的中央竖直地(例如，沿螺母体110的长度方向)形成。此外，可在其内部周向表面上形成螺丝攻(screw tap)，并且包括螺栓的紧固部件可通过螺钉或任何其它紧固机构紧固至螺栓紧固孔130。

在下文中，参照图5，将描述使用根据示例性实施方式的焊接螺母100的方法。图5是示出了根据示例性实施方式的焊接螺母耦接至基体材料的示例性剖视立体图。例如，示例性实施方式的焊接螺母100可使用螺母焊接器和螺母给料器(feeder)焊接，该螺母给料器将焊接螺母100提供给螺母焊接器。用户或工人可以将螺母给料器供给的焊接螺母100插入至螺母插入孔12中。具体地，当将基体材料10(例如，车辆的车体面板)装载在螺母焊接器的下部保持件上时，可以将焊接螺母100布置为允许插入部件120指向对应于螺母插入孔12的上部分的一下表面。此后，当通过降低螺母焊接器的上部保持件而将焊接螺母100的上部分压紧至基体材料10时，可施加一预定的时间的电流。

具体地，螺母插入孔12的上端部内周向表面的拐角部分接触插入部件120的倾斜表面122。可通过由所施加的电流产生的热量而将倾斜表面 122熔化(melt，熔融)，以使得焊接螺母100焊接至基体材料10。换句话说，当将插入部件120插入至螺母插入孔12时，倾斜表面122可在螺母插入孔12的上端部接触内周向表面的拐角部分。

那就是说，当通过上部保持件保持焊接螺母100的上部分压紧时，可施加一预定的时间的电流。另外，可以同时熔化插入部件120的倾斜表面122的预定部分和螺母插入孔12的上端部部分。此外，当将螺母体110的第一表面和插入部件120以及倾斜表面122近似地定位(例如，紧密地附着)于螺母插入孔12和基体材料10的上表面时，焊接螺母100可以被沉积(deposit)。

此后，上部保持件可以提升，并且相比于相关技术(在该相关技术中，未形成有插入部件120)的一般焊接螺母，焊接螺母100可以包括基体材料10与焊接螺母100之间的增加的熔化区域。因此，该焊接螺母的沉积强度(deposition strength)可以得到改善。

插入部件120可通过倾斜表面122稳固地焊接至螺母插入孔12。此外，焊接螺母100可通过吸收用于螺母插入孔12的紧固扭矩来确保焊接部分14的沉积强度。另外，可以实现一致的焊接，而不会受到形成于基体材料10的表面上防止氧化的Al-Si涂层的不利影响。

因此，当焊接螺母100包括利用插入部件120的预定部分进行的焊接时，焊接性能可以改善，该插入部件的预定部分布置在形成于基体材料10内的螺母插入孔12中。例如，该焊接技术可以防止由基体材料10与焊接螺母100之间的硬度不一致性所导致的焊接性能的劣化。另外，形成在基体材料10的表面上的Al-Si涂层可以防止基体材料10的氧化。在将焊接螺母100焊接至高强度钢的热冲压模塑制品期间，焊接质量和沉积强度可以得到改善。因此，插入部件120可以吸收紧固扭矩，从而保持焊接部分14的接合强度。

此外，焊接螺母100与基体材料10之间的接触区域可通过插入部件120来增加，该插入部件具有插入至螺母插入孔12中的预定部分。因此，由于在焊接相同体积期间可执行低电流的焊接，所以可减少飞溅的产生。具体地，由于可防止螺丝攻的缺陷(该缺陷通过飞溅造成)导致的未执行的螺栓连接的影响范围，从而提高过程的质量。

另外，由于焊接螺母100可以更稳固地焊接至基体材料10，所以可以保证基体材料10与焊接螺母100之间的水密性(例如，密封)。此外，虽然示例性实施方式通过实例的方式描述了焊接螺母100通过焊接方式焊接至基体材料10的情况，但是本发明不局限于此。例如，在螺栓通过焊接安装于基体材料10中的情况下，插入部件可以整体地形成于螺栓的接触基体材料10的头部部件中。换句话说，根据示例性实施方式的插入部件120可应用到螺母和螺栓。

虽然本发明已经结合目前认为是示例性实施方式的内容进行了描述，但是应当理解的是，本发明不局限于所公开的示例性实施方式。相反，它旨在覆盖各种改型和等同布置，而不脱离所附权利要求书内所公开的精神和范围。