[發明專利]用于脈沖焊接的電極盒

在審

• 申請號: 201580042723.0
• 申請日: 2015-08-10
• 公開（公告）號: CN106715030A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 約翰·約瑟夫·弗朗西斯·波南;謝爾蓋·法德勒威奇·高洛瓦申科;亞歷山大·馬穆托夫;羅伊德·道格拉斯·梅森;斯科特·阿爾文·道森;詹姆斯·德弗里斯
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: B23K20/08
• 分類號: B23K20/08
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司11286
• 代理人: 劉躍舉,王秀君

關于聯邦贊助研究或開發的聲明

本發明是根據由能源部授予的第DE-EE0006432號合同在政府支持下進行的。政府對本發明享有一定的權利。

技術領域

本公開涉及包含電極的流體填充盒，該電極在經受高壓放電時形成等離子體，而用于將部件脈沖焊接在一起。

背景技術

車身結構中(尤其是乘客艙安全廂或座艙中)由鋁鎂合金制成的部件通過包括可提供更高的強度和增加的剛度的更多輕質合金來降低車輛重量。在一些應用中，輕質合金部件必須接合到高強度含鐵材料部件，以滿足設計和管理要求。異種金屬接頭(諸如硼鋼至6xxx系列鋁)可專用于安全標準要求嚴格的結構中。

諸如鉚釘或壓鉚接頭(clinch joint)的機械接頭可用于接合異種材料，但是這種接頭的強度、耐久性和耐蝕性與低碳鋼部件之間的焊接性能不對等。

擠出件和液壓成型部件用于安全車廂尤其是車頂梁白車身(BIW)構造是有利的，這是因為與具有焊接凸緣的鈑金部件總成相比，它們能夠提供非常高的硬度并提高材料利用率。廣泛應用擠出件和液壓成型部件的主要障礙是缺少用于將這些部件裝配到BIW結構中的能負擔得起的大規模生產的接合方法。諸如電阻焊接、MIG焊接、TIG焊接、摩擦焊接和旋轉攪拌焊接的接合方法產生熱，而熱會引起尺寸變形(dimensional distortion)并會對由特殊的可熱處理合金制成的部件的微觀結構或材料屬性造成不利影響。

當前，幾種不同類型的接合方法是可用的并且可被歸類為單側方法或雙側方法。單側接合方法對于擠出件到擠出件的接合的實施是關鍵的，這是由于與一些擠出件中的封閉的內部空隙相關的進入問題導致。諸如流鉆螺釘的單側式接合方法增加了裝配成本，并且不太適合高強度鋼部件。諸如自沖鉚釘和壓鉚接頭的雙側接合方法需要進入接合件的后側，并且難以在接合擠出件或管狀部件的一些應用中使用。

下面概括的本公開解決以上問題和其他問題。

發明內容

脈沖接合方法(或高速沖擊焊接)不存在以上缺點。通過高速沖擊焊接形成的高強度/高質量的異種材料接合/焊接不會產生大量的熱并且使材料基本上保持不變。電液(EH)力和電磁(EM)力可單獨使用或相結合地使用，以提供產生材料的有限局部加熱和固態混合的脈沖。脈沖接合方法產生強度非常高的接合件，其基本上沒有缺陷。然而，必須支撐結構的受沖擊的元件，以防止過度變形。

本公開包含對擠出件上難以接近的區域實施異種材料的單側脈沖焊接的構思。一次性、自給式的盒包含導體，該導體氣化以形成施加到被置于固定裝置中的部件的電液/電磁脈沖，其中所述固定裝置夾持將要接合的部件。可在難以接近的區域在由異種材料制成的部件之間形成脈沖焊接部。

根據本公開的一方面，提供用于將第一管脈沖焊接到第二管的盒組件。盒裝配到第一管，工具裝配到第二管。盒組件包括限定有腔的殼體，腔內填充有流體。在腔內且靠近殼體的壁處設置有導體，儲存的電荷通過導體放電，以對第一管施加電液作用并將第一管脈沖焊接到第二管。

根據本公開的另一方面，當電荷儲存源放電時殼體被封閉在第一管內。導體是金屬線圈，所述金屬線圈產生沖擊第一管以將第一管驅入到第二管中的電磁脈沖。所述電磁脈沖朝向第二管動力學地驅動第一管，以形成將第一管接合到第二管的沖擊焊接部。導體是金屬箔，所述金屬箔產生沖擊第一管以將第一管驅入到第二管中的電磁脈沖。

殼體由相對不可壓縮的牛頓材料形成，在導體放電時所述牛頓材料向第一管傳遞水力學壓力。不可壓縮的材料本質上包括水、蠟、油或油脂。

根據本公開的另一方面，公開了一種盒組件，用于限定有具有敞開側的腔的工具和夾持在敞開側上面的部件的閉合件。所述盒組件包括盒主體和導體，所述導體設置在盒主體中且靠近敞開側。儲存的電荷通過導體放電，以電液地使管的壁的一部分運動而將該管脈沖焊接到所述部件。

根據本公開的又一方面，導體可以是金屬線圈，該金屬線圈產生沖擊管以將管的壁驅入到所述部件中的電磁脈沖。所述電磁脈沖朝向內管動力學地驅動外管，以形成將外管接合到內管的沖擊焊接部。導體可以是金屬箔，所述金屬箔產生沖擊管以將管驅入到所述部件中的電磁脈沖。

殼體可由相對不可壓縮的材料或牛頓材料形成，上述材料充分不可壓縮以將通過放電產生的沖擊波經流體傳播到管的壁。例如，不可壓縮的材料可以是水或聚氨酯類組合物。