[实用新型]一种层压结构

说明书

相关申请的交叉引用

本实用新型要求2013年6月26日提交的名称为Apparatus and Methods for Joining Dissimilar Materials(用于连接异种材料的装置和方法)的美国临时申请No.61/839,478的权益，所述文献通过引用的方式完整并入本文中。

技术领域

本实用新型涉及焊接装置和技术，更具体地说，涉及用于连接异种材料如异种金属的技术。

背景技术

已知用于连接和装配零件或者子组件的各种紧固件、装置和方法，如焊接、铆接、螺纹紧固件等。在一些情况下，会需要经济有效将异种金属如铝零件、部件、层等连接到由其他材料如钢(无涂饰钢、涂层钢、低碳钢、高强度钢、超高强度钢、不锈钢)、钛合金、铜合金、镁、塑料等制成的其他零件、子组件、层等。这些连接问题的解决方案包括与粘合剂和/或阻隔层相结合的机械紧固件/铆钉，从而例如由于在异种金属的连接处存在原电池效应来维持足够的接头强度，并同时使腐蚀最小化。由于由铝和其他材料生成的金属间化合物会对机械强度和耐腐蚀性产生不利影响，所以通常不在铝和其他材料之间采取直接焊接。在采用直接焊接的情况下，通常是某种类型的固态焊接(摩擦焊、电阻对焊、超声焊等)或者铜焊/钎焊技术，以便最大限度地减少金属间化合物，但是，这种接头的机械性能有时很差或者仅适用于特定的接头几何形状。

在汽车工业中，出于成本和生产周期的考虑(每个单独的接头少 于3秒钟且可以由机械手自动地执行)，用于将钢与钢连接起来的当前技术是电阻点焊(RSW)。用于将铝连接至钢上的已知方法包括：使用普通的通孔铆接/紧固件、自冲铆接(SPR)，使用热融自攻丝流钻螺钉(FDS或者商标名称为EJOTS)、搅拌摩擦点焊/连接(FSJ)、摩擦位连接(FBJ)，以及使用粘结剂。这些工艺中的每一种都比钢与钢的电阻点焊(RSW)更具有挑战性。例如，当采用SPR将高强度铝(超过240MPa)连接至钢上时，铝可能在铆接过程中破裂。此外，高强度钢(>590MPa)很难穿透，需要由大型的重型铆枪施加高等级的作用力。FSJ在汽车工业中并没有得到广泛的应用，这是因为接头性能(主要是剥离和交叉张力)相比SPR较差。另外，FSJ要求非常精确的对准和装配。当接头的厚度增加时，该工艺的周期时间可急剧增加，其中，5mm到6mm的接头层叠可能需要7到9秒的总加工时间，这远远超过了制造钢结构时RSW2到3秒的周期时间。FBJ使用消耗性的焊头(bit)并使其旋转通过铝，然后被焊接到钢上。该工艺要求类似于FSJ的非常准确的对准和装配，而且需要大的顶锻力来焊接至钢上。FDS包括将螺钉旋拧到工件上，塑化多个板中的一个，其随后变成与螺钉的螺纹互锁。FDS通常从一侧进行，并且要求与钢板中的定位孔对准，装配复杂且增加了成本。因此，一直希望有用于连接和装配零件或小部件的替代的紧固件、装置和方法。

实用新型内容

本公开内容的主题一方面涉及用于连接金属件的方法。在第一实施方案中，使用电阻焊将由第一材料制成的第一导电体连接到由与第一导电体的材料相异的第二材料制成的第二导电体上，包括以下步骤：以物理和电接触方式将第一和第二导电体放置在一起，第一材料具有比第二材料更低的熔点；以与第一材料物理和电接触的方式放置由第三材料制成的第三导电体，以形成包括第一导电体、第二导电体和第三导电体的至少一部分的导电堆叠体，第三材料可焊接到第二材料上并且比第一材料具有更高的熔点；施加跨所述堆叠体的电势，感应出 流经堆叠体的电流并产生电阻热，所述电阻热使第一导电体的至少部分软化；将第三导电体的软化部分经过第一导电体的软化部分向第二导电体推压；并且在第三导电体的所述部分接触第二导电体后，将第三导电体焊接到第二导电体上。

在本公开内容的另一个方面，第一材料包括铝、镁及其合金中的至少一种。

在本公开内容的另一个方面，第二材料包括钢、钛及其合金中的至少一种。

在本公开内容的另一个方面，第三材料包括钢、钛及其合金中的至少一种。

在本公开内容的另一个方面，第三导电体的一部分覆盖第一导电体的上涌部分，在推压第三导电体的所述部分经过第一导电体时，上涌部分发生位移。

在本公开内容的另一个方面，第一导电体、第二导电体和第三导电体在紧邻所述第三导电体被焊接到所述第二导电体上的地方呈层的形式。

在本公开内容的另一个方面，所述层是金属薄片。

在本公开内容的另一个方面，第一导电体、第二导电体和第三导电体中的至少一者呈结构件的形式。