[發明專利]薄板焊接焊點加強結構

無效

• 申請號: 200910307415.2
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號: CN101664866A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 曾必強;馬杰;謝書港;胡遠志;蔣成約;方銳
• 申請（專利權）人: 中國汽車技術研究中心
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 王麗英

技術領域

本發明涉及一種焊點加強結構，尤其涉及一種薄板焊接焊點加強結構。

背景技術

使用點焊對薄板進行焊接是汽車生產和制造中使用較多的一種工藝手段。由于相鄰焊點間具有一定長度的間距，點焊并不是一種連續連接方式，所以焊點在結構件中是一個薄弱環節。目前在汽車制造中使用最為廣泛的焊點連接和受力方式分為如圖1所示的兩種。這些焊接方式在汽車碰撞過程中多次看到焊點失效現象發生，通過現場觀察和實驗分析可知絕大部分薄板焊點連接方式中焊點失效原因主要是由焊核四周的剪切失效造成。為解決該問題目前為對焊點連接進行加強一般采用加厚焊接板的厚度，即增加受剪厚度的方法來解決。采用這種方法后部件整體強度得到了加強，但增加了用材、增重了整車自重、提高了制造成本，并且在某些情況下這還將加速其相鄰部件的損耗。

目前隨著節能減排法規要求的不斷提升，汽車輕量化已經成為一種發展趨勢。高強度鋼和更先進的吸能分力結構被廣泛使用，這直接導致汽車制造中使用板金件的厚度越來越薄。雖然使用了高強度鋼后同時也提高了材料屈服強度，但通過分析可知板件厚度減薄對焊點抗剪強度的影響比材料屈服強度提高對焊點抗剪強度的影響更為敏感，具體見如下計算式：

焊點失效的受剪力為F＝s·[τ]＝h·l·[τ]，其中s為受剪面積，h為受剪厚度(板厚)，l為受剪長度，[τ].為受剪失效剪應力，[τ]≈(0.6～0.7[σ])，[σ]為失效屈服應力，由此可見材料強度提高對抗剪能力的影響僅為板件厚度變化帶來影響的0.6~0.7倍。

通過分析可知如果繼續采用目前常用點焊的方式來連接汽車鈑金件，汽車在發生碰撞中焊點失效現象將更為常見。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種可以有效的避免薄板焊接中焊點失效的薄板焊接焊點加強結構。

本發明的薄板焊接焊點加強結構，它包括疊置設置的兩個薄板，當所述的一側薄板的厚度小于預定值并需要對焊點進行加強時，在該側薄板的點焊焊點處設置有加強墊板或者當所述的兩側薄板的厚度都小于預定值并需要對焊點進行加強時，在兩側薄板的點焊焊點處分別設置有加強墊板；所述的兩個薄板和加強墊板之間通過同一點焊焊點相連。

本發明的薄板焊接焊點加強結構，它通過在焊點處增加墊板的方式增加焊核周圍受剪面積，進而實現焊點加強。通過對焊點進行局部加強的方式可解決采用傳統點焊焊接的薄板，容易發生焊點剪切失效的問題。本發明可用最小的成本解決前縱梁等整車關鍵碰撞吸能件在壓潰過程中容易發生焊點失效的問題。隨著高強鋼板的大量采用和輕量化工作的深入，薄鋼板焊接的運用將越來越廣泛。本發明通過局部增加墊板的方式可使用傳統焊接方法實現薄鋼板的有效焊接，并進一步挖掘焊點強度的潛力。

附圖說明

圖1-2是點焊主要焊接類型示意圖；

圖3-6是本發明的薄板焊接焊點加強結構的點焊焊接局部加強方式示意圖；

圖7是本發明對點焊焊接薄板中多個焊點采用加強墊板條整體加強方式的左視圖；

圖8是圖7所示的結構的主視圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式和實施例對本發明作進一步說明。

本發明為解決薄板進行點焊后會造成焊點剪切失效的問題采用焊點位置進行局部加強的方式對焊點進行了加強。焊點局部加強中采用了在焊點處對厚度較薄的一側采用增加墊板的方法進行加強，其中如果兩側板件均較薄可在兩側都加強，如圖3-6所示。其中對薄板可以采用下式定義：在焊點受力中焊核受拉力F1＝σ·s＝σ·π·r²，焊核邊緣受剪力F₂＝l·h·τ＝2π·r·h·τ，其中σ為拉應力、s為焊核截面積、r為焊點半徑、h為鋼板厚度、l為焊點周長、τ為剪應力。如果F₁＞F₂則可用該焊點加強方式進行加強。F₁＞F₂即σ·r＞2τ·h。因為一般鋼板[τ]≈(0.6～0.7[σ]，所以時可用該焊點加強方式對焊點進行加強。一般采用焊點直接為6mm，所以在鋼板厚度小于2mm時可用該焊點加強方式進行焊點加強。