從專利申請角度淺析凸焊技術(shù)的發(fā)展及趨勢

摘 要：隨著產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，凸焊螺母、螺栓、特殊結(jié)構(gòu)件已越來越廣泛地應(yīng)用于汽車行業(yè)。本文簡要介紹了凸焊技術(shù)原理以及相關(guān)專利的分布、技術(shù)分支。凸焊專利主要集中在電極結(jié)構(gòu)、緊固件結(jié)構(gòu)以及針對焊接穩(wěn)定性進(jìn)行的改進(jìn)，隨著產(chǎn)品的迭代，更多專利申請將會集中在專用工裝上的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：凸焊；汽車；專利

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.215

1 前言

凸焊與點(diǎn)焊的差別在于，凸焊的工件上需要預(yù)制一定形狀和尺寸的凸點(diǎn)，焊接過程中電流通路面積的大小決定于凸點(diǎn)尺寸，而不是點(diǎn)焊那樣決定于電極端面尺寸。因此，凸焊電極端面的尺寸可以做得更大，電極中電流密度可以更低，從而可選擇強(qiáng)度更高而導(dǎo)電性稍差的電極材料，其主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件 [1]。本文將針對凸焊相關(guān)技術(shù)的專利技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析，簡要描述該類技術(shù)分支。

2 凸焊專利在全球的區(qū)域分布

在VEN數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行統(tǒng)計各國關(guān)于凸焊的專利申請量。如圖1所示，目前，專利申請量以日本一家獨(dú)大，之后是德國、美國，中國目前排行第四。上述申請量與汽車生產(chǎn)量成正相關(guān)。我國目前汽車工業(yè)正在蓬勃發(fā)展，申請量也緊隨其后。

目前國內(nèi)凸焊相關(guān)申請量最多的是浙江吉利控股集團(tuán)，其次是成都九鼎科技（集團(tuán)）有限公司、奇瑞汽車股份有限公司。其專利申請的方向主要集中在凸焊電極和焊機(jī)。

3 凸焊技術(shù)分支

在良好的凸焊焊接循環(huán)條件下，凸焊接頭的形成過程仍是由預(yù)壓、通電加熱合冷卻結(jié)晶三個連續(xù)階段組成。其作為一種焊接方式，現(xiàn)有專利大多是對電極結(jié)構(gòu)、緊固件結(jié)構(gòu)以及針對焊接穩(wěn)定性進(jìn)行改進(jìn)，以提高焊接質(zhì)量和焊接效率。

汽車工業(yè)中對于螺帽的凸焊，產(chǎn)生的飛濺往往導(dǎo)致螺紋粘焊渣。對此，安徽江淮汽車股份有限公司[2]提出了一種技術(shù)方案，即在焊接過程中，上電極下壓時擠壓位于螺母電極蓋的定位銷，定位銷與螺母電極蓋之間的配合面相互分離，腔室內(nèi)的氣體會順著定位銷與螺母電極蓋之間的間隙流出。焊渣會順著氣流飛向外界，且高速氣流會對高溫的焊渣進(jìn)行快速冷卻，也可防止焊渣粘在螺紋上；在帶走焊渣的同時，對螺母電極蓋也起到了冷卻降溫的作用，延長了該螺母電極蓋的使用壽命。

在汽車或其他工業(yè)中，用凸焊電阻焊將緊固件焊接到面板或帶孔的面板上應(yīng)用非常廣泛。對于螺栓凸焊，螺桿需要穿過與之相焊接的面板上的通孔，焊后螺栓的基底和面板之間會留下小間隙，濕氣、氣體或者噪聲將會通過進(jìn)入上述間隙影響上述結(jié)構(gòu)質(zhì)量。對此，通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司[3]在基底與面板接觸的下表面設(shè)置一個裝有熱膨脹密封劑的環(huán)形槽，其位于凸點(diǎn)和螺桿之間，在焊接過程中產(chǎn)生熱使得熱膨脹密封劑膨脹并填充間隙以避免液體和氣體進(jìn)入上述間隙。其技術(shù)原理圖如圖2。

對于復(fù)雜不同規(guī)格零件的凸焊，比如汽車減震器支架凸焊，由于支架在油筒總成上的位置和尺寸各不相同，支架外形各不相同，導(dǎo)致?lián)Q模時間過長、質(zhì)量狀態(tài)不穩(wěn)定、工裝成本高等問題。對此，成都九鼎科技（集團(tuán)）有限公司設(shè)計一種工裝[4]，該工裝由凸焊浮動通用底座、可換汽車減震器支架定位架、可換定位架定位機(jī)構(gòu)、楔形壓緊機(jī)構(gòu)、上電極座和下電極座構(gòu)成；可換汽車減震器支架定位架通過可換定位架定位機(jī)構(gòu)和楔形壓緊機(jī)構(gòu)安裝在凸焊浮動通用底座上，凸焊浮動通用底座安裝在凸焊機(jī)的殼體上，上電極座安裝在凸焊機(jī)的上電極板下，下電極座安裝在凸焊機(jī)的下電極板上。焊接接觸瞬間彈簧緩沖，平穩(wěn)可靠，不會造成凸點(diǎn)塑性變形，避免上電極氣缸沖擊改變凸點(diǎn)大小，焊接強(qiáng)度穩(wěn)定性好。

4 凸焊技術(shù)展望

由于凸焊技術(shù)的加熱時間段、熱量集中、應(yīng)力與變形小，通過在焊后無需矯正，具有操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化、生產(chǎn)率高、無噪聲及有害氣體、勞動條件好等諸多有點(diǎn)，其廣泛用于汽車零部件和鋼筋焊接、箍筋網(wǎng)片加工上。對于電極結(jié)構(gòu)、緊固件結(jié)構(gòu)的改進(jìn)目前已經(jīng)基本滿足需求，隨著產(chǎn)品的迭代，更多的將會是專用工裝上的改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會編.焊接手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]安徽江淮汽車股份有限公司.一種凸焊防飛濺下電極[P].CN103286432A，2013，09（11）.

[3]通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司.具有整體密封劑的凸焊緊固件[P].CN101096976A，2008，01（02）.

[4]成都九鼎科技（集團(tuán)）有限公司.汽車減振器支架凸焊浮動工裝[P].CN101972888A，2011，02（16）.

作者簡介：胡寶（1989-），男，江西臨川人，碩士研究生，專利實(shí)質(zhì)審查員，研究方向：焊接領(lǐng)域。