[发明专利]用于改善焊接强度的系统和方法

说明书

技术领域

本公开内容总体上涉及用于改善焊接强度的系统和方法。

背景技术

铝-钢焊接广泛地用于汽车工业中以减轻汽车的重量。铝-钢的电阻焊接中的主要挑战之一是在结合界面处形成的焊缝差异和金属间化合物。由于工件和电极之间的高的导热系数，热通过电极很快散失。这种热散失导致了沿着结合界面的焊缝差异。焊缝差异和金属间化合物限制了焊缝剥离强度。

发明内容

本技术涉及改善焊接强度的系统和方法。该系统和方法改善了电阻焊接的铝-钢的强度。另外，该系统和方法可用于其它的材料和焊接技术。

一个示例性的方法包括：在第一片材料中形成第一坑和在第二片材料中形成第二坑，在非线性界面处将第一坑和第二坑挤压在一起，以及在界面处焊接第一坑和第二坑的材料。

第一坑和第二坑在第一工具元件和第二工具元件之间被挤压。第一工具元件包括凸出工具表面，第二工具元件包括凹陷工具表面。利用第一工具元件和第二工具元件中的至少一个熔化材料，然后在非线性界面处凝固以形成接合部。

在给定的远程加载下，被焊接的坑引入了局部的混合模式加载。

另外，本发明还提供了以下方案。

1.一种方法，包括：

在第一片材料中形成第一坑，以及在第二片材料中形成第二坑；

在非线性界面处将所述第一坑和所述第二坑挤压在一起，其中所述第一坑和所述第二坑在第一工具元件和第二工具元件之间被挤压，其中，所述第一工具元件包括凸出工具表面，所述第二工具元件包括凹陷工具表面；以及

在所述界面处熔化所述第一坑的第一材料和所述第二坑的第二材料，其中，使用所述第一工具元件和所述第二工具元件中的至少一个来熔化所述第一材料和所述第二材料，并且其中所述材料被配置成在所述熔化后凝固，以在所述非线性界面处形成接合部。

2.根据方案1所述的方法，所述第一坑包括第一凹陷坑表面和第一凸出坑表面，所述第二坑包括第二凹陷坑表面和第二凸出坑表面，所述非线性界面包括所述第一凸出坑表面和所述第二凹陷坑表面之间的接触点。

3.根据方案2所述的方法，所述挤压包括使所述第一凹陷表面和所述凸出工具表面接触，以及使所述第二凸出表面和所述凹陷工具表面接触。

4.根据方案2所述的方法，所述挤压包括：在所述第一坑中接收所述第一工具元件，以及在所述第二工具元件中接收所述第二坑。

5.根据方案1所述的方法，所述形成包括：使用所述第一工具元件和所述第二工具元件形成所述第一坑和所述第二坑。

6.根据方案5所述的方法，所述形成包括：

重叠所述第一片材料和所述第二片材料；

将所述第一片材料和所述第二片材料定位在所述第一工具元件和所述第二工具元件之间；以及

使所述第一工具元件和所述第二工具元件靠拢在一起以形成所述第一坑和所述第二坑。

7.根据方案5所述的方法，所述形成包括：

重叠所述第一片材料和所述第二片材料；

转动所述第一工具元件和所述第二工具元件；以及

将所述第一片材料和所述第二片材料供给在所述第一工具元件和所述第二工具元件之间，以形成所述第一坑和所述第二坑。

8.根据方案1所述的方法，其中，所述第一工具元件和所述第二工具元件中的至少一个是电极，并且所述熔化包括将电流通过所述第一片材料和所述第二片材料。

9.根据方案1所述的方法，其中，所述第一工具元件是超声焊极，所述第二工具元件是凹穴，并且所述熔化包括给所述第一片材料和所述第二片材料施加超声声波振动。

10.根据方案1所述的方法，形成所述第一坑和所述第二坑作为形成所述第一片材料和所述第二片材料的过程的一部分被执行。

11.一种系统，包括：

包括凸出工具表面的第一电极；以及

包括凹陷工具表面的第二电极；

其中，所述第一电极和所述第二电极被设置为：

在第一片材料内形成第一坑和在第二片材料内形成第二坑；

在所述第一电极和所述第二电极之间将所述第一坑和所述第二坑挤压在一起，其中所述第一坑和所述第二坑在非线性界面处被挤压在一起；以及

将电流通过所述第一坑和所述第二坑。

12.根据方案11所述的系统，其中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一个被设置为冷却所述第一坑和所述第二坑。