專利名稱：點(diǎn)焊焊接薄板中焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種薄板焊接焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
使用點(diǎn)焊對薄板進(jìn)行焊接是汽車生產(chǎn)和制造中使用較多的一種工藝手段。由于相 鄰焊點(diǎn)間具有一定長度的間距，點(diǎn)焊并不是一種連續(xù)連接方式，所以焊點(diǎn)在結(jié)構(gòu)件中是一 個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。目前在汽車制造中使用最為廣泛的焊點(diǎn)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(diǎn)失效現(xiàn)象發(fā)生，通過現(xiàn)場觀察和實(shí)驗(yàn)分 析可知絕大部分薄板焊點(diǎn)連接方式中焊點(diǎn)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(diǎn)連接進(jìn)行加強(qiáng)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(qiáng)度得到了加強(qiáng)，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(jié)能減排法規(guī)要求的不斷提升，汽車輕量化已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。高 強(qiáng)度鋼和更先進(jìn)的吸能分力結(jié)構(gòu)被廣泛使用，這直接導(dǎo)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(qiáng)度鋼后同時(shí)也提高了材料屈服強(qiáng)度，但通過分析可知板件厚度減 薄對焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度的影響比材料屈服強(qiáng)度提高對焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度的影響更為敏感，具體見如 下計(jì)算式焊點(diǎn)失效的受剪力為F=s· [τ] =h· 1 · [τ]，其中s為受剪面積，h為受剪 厚度(板厚)，1為受剪長度，[τ]·為受剪失效剪應(yīng)力，[τ] (0.6 0·7[σ])，[O] 為失效屈服應(yīng)力，由此可見材料強(qiáng)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(xù)采用目前常用點(diǎn)焊的方式來連接汽車鈑金件，汽車在發(fā)生 碰撞中焊點(diǎn)失效現(xiàn)象將更為常見。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以有效的避免薄板焊接 中焊點(diǎn)失效的薄板焊接焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的薄板焊接焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它包括疊置設(shè)置的兩個(gè)薄板，當(dāng)所述的一 側(cè)薄板的厚度小于預(yù)定值并需要對焊點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)時(shí)，在該側(cè)薄板的點(diǎn)焊焊點(diǎn)處設(shè)置有加強(qiáng) 墊板或者當(dāng)所述的兩側(cè)薄板的厚度都小于預(yù)定值并需要對焊點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)時(shí)，在兩側(cè)薄板的 點(diǎn)焊焊點(diǎn)處分別設(shè)置有加強(qiáng)墊板；所述的兩個(gè)薄板和加強(qiáng)墊板之間通過同一點(diǎn)焊焊點(diǎn)相 連。本實(shí)用新型的薄板焊接焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它通過在焊點(diǎn)處增加墊板的方式增加焊核 周圍受剪面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)加強(qiáng)。通過對焊點(diǎn)進(jìn)行局部加強(qiáng)的方式可解決采用傳統(tǒng)點(diǎn)焊 焊接的薄板，容易發(fā)生焊點(diǎn)剪切失效的問題。本實(shí)用新型可用最小的成本解決前縱梁等整 車關(guān)鍵碰撞吸能件在壓潰過程中容易發(fā)生焊點(diǎn)失效的問題。隨著高強(qiáng)鋼板的大量采用和輕量化工作的深入，薄鋼板焊接的運(yùn)用將越來越廣泛。本實(shí)用新型通過局部增加墊板的方式 可使用傳統(tǒng)焊接方法實(shí)現(xiàn)薄鋼板的有效焊接，并進(jìn)一步挖掘焊點(diǎn)強(qiáng)度的潛力。

圖1-2是點(diǎn)焊主要焊接類型示意圖；圖3-6是本實(shí)用新型的薄板焊接焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的點(diǎn)焊焊接局部加強(qiáng)方式示意圖；圖7是本實(shí)用新型對點(diǎn)焊焊接薄板中多個(gè)焊點(diǎn)采用加強(qiáng)墊板條整體加強(qiáng)方式的 左視圖；圖8是圖7所示的結(jié)構(gòu)的主視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型為解決薄板進(jìn)行點(diǎn)焊后會造成焊點(diǎn)剪切失效的問題采用焊點(diǎn)位置進(jìn) 行局部加強(qiáng)的方式對焊點(diǎn)進(jìn)行了加強(qiáng)。焊點(diǎn)局部加強(qiáng)中采用了在焊點(diǎn)處對厚度較薄的一 側(cè)采用增加墊板的方法進(jìn)行加強(qiáng)，其中如果兩側(cè)板件均較薄可在兩側(cè)都加強(qiáng)，如圖3-6所 示。其中對薄板可以采用下式定義在焊點(diǎn)受力中焊核受拉力F1= σ · s = σ · π · r2, 焊核邊緣受剪力F2 = 1 · h · τ =2π -r-h- τ，其中ο為拉應(yīng)力、s為焊核截面積、r為 焊點(diǎn)半徑、h為鋼板厚度、1為焊點(diǎn)周長、τ為剪應(yīng)力。如果F1 > F2則可用該焊點(diǎn)加強(qiáng)方 式進(jìn)行加強(qiáng)。&>&即ο ·Γ>2τ .h0因?yàn)橐话沅摪錥τ] ^ (0.6 0.7)[ο]，所以
A時(shí)可用該焊點(diǎn)加強(qiáng)方式對焊點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)。一般采用焊點(diǎn)直接為6mm，所以在鋼
板厚度小于2mm時(shí)可用該焊點(diǎn)加強(qiáng)方式進(jìn)行焊點(diǎn)加強(qiáng)。加強(qiáng)墊板厚度當(dāng)焊點(diǎn)能承受的最大剪力等于焊點(diǎn)能承受的最大拉力時(shí)焊點(diǎn)強(qiáng)度 最強(qiáng)，F(xiàn)1 = F2或即A時(shí)焊點(diǎn)強(qiáng)度最優(yōu)。采用加墊板加強(qiáng)的思想就是將薄板焊接
厚度補(bǔ)足倍焊點(diǎn)半徑，使焊點(diǎn)強(qiáng)度達(dá)到最優(yōu)。設(shè)目前焊接板厚度為h'，加強(qiáng)墊板材料 / 6
同焊接鋼板材料，則該加強(qiáng)墊板厚度為[^ ?！?^時(shí)即可實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)強(qiáng)度最優(yōu)。如果焊
W ^J
核半徑為3mm，則加強(qiáng)墊板厚度即應(yīng)為2. lmnT2. 5mm減去單側(cè)鋼板厚度(h" = (2. Imm 2. 5mm) -h')。如圖3-6所示的本實(shí)用新型的薄板焊接焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它包括疊置設(shè)置的兩個(gè)薄 板1，當(dāng)所述的一側(cè)薄板的厚度小于預(yù)定值時(shí)，在該側(cè)薄板的點(diǎn)焊焊點(diǎn)處設(shè)置有加強(qiáng)墊板2 或者當(dāng)所述的兩側(cè)薄板的厚度都小于預(yù)定值時(shí)，在兩側(cè)薄板的點(diǎn)焊焊點(diǎn)處分別設(shè)置有加強(qiáng) 墊板；所述的兩個(gè)薄板和墊板之間通過點(diǎn)焊一次焊接相連。點(diǎn)焊可以采用現(xiàn)有焊機(jī)進(jìn)行。如圖7-8所示如果要對多個(gè)成排焊點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一加強(qiáng)，為減化工藝則可沿焊邊采用 墊板條的方式對多個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)。
權(quán)利要求點(diǎn)焊焊接薄板中焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它包括疊置設(shè)置的兩個(gè)薄板，其特征在于當(dāng)所述的一側(cè)薄板的厚度小于預(yù)定值并需要對焊點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)時(shí)，在該側(cè)薄板的點(diǎn)焊焊點(diǎn)處設(shè)置有加強(qiáng)墊板或者當(dāng)所述的兩側(cè)薄板的厚度都小于預(yù)定值并需要對焊點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)時(shí)，在兩側(cè)薄板的點(diǎn)焊焊點(diǎn)處分別設(shè)置有加強(qiáng)墊板；所述的兩個(gè)薄板和加強(qiáng)墊板之間通過同一點(diǎn)焊焊點(diǎn)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)焊焊接薄板中焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的薄板厚 度的預(yù)定值廣<〔* |>r，所述的加強(qiáng)墊板厚度為//，其中所述的r為焊點(diǎn) 半徑，h'為待焊接薄板厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)焊焊接薄板中焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的加強(qiáng)墊 板在點(diǎn)焊焊點(diǎn)處單獨(dú)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)焊焊接薄板中焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的加強(qiáng)墊 板為沿多個(gè)點(diǎn)焊焊點(diǎn)的方向一體設(shè)置的墊板條。
專利摘要本實(shí)用新型公開了點(diǎn)焊焊接薄板中焊點(diǎn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它包括疊置設(shè)置的兩個(gè)薄板，當(dāng)所述的一側(cè)薄板的厚度小于預(yù)定值并需要對焊點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)時(shí)，在該側(cè)薄板的點(diǎn)焊焊點(diǎn)處設(shè)置有加強(qiáng)墊板或者當(dāng)所述的兩側(cè)薄板的厚度都小于預(yù)定值并需要對焊點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)時(shí)，在兩側(cè)薄板的點(diǎn)焊焊點(diǎn)處分別設(shè)置有加強(qiáng)墊板；所述的兩個(gè)薄板和加強(qiáng)墊板之間通過同一點(diǎn)焊焊點(diǎn)相連。本結(jié)構(gòu)通過在焊點(diǎn)處增加墊板的方式增加焊核周圍受剪面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)加強(qiáng)。通過對焊點(diǎn)進(jìn)行局部加強(qiáng)的方式可解決采用傳統(tǒng)點(diǎn)焊焊接的薄板，容易發(fā)生焊點(diǎn)剪切失效的問題。
文檔編號B23K37/00GK201632782SQ200920311009
公開日2010年11月17日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者方銳, 曾必強(qiáng), 胡遠(yuǎn)志, 蔣成約, 謝書港, 馬杰 申請人:中國汽車技術(shù)研究中心