本發(fā)明通常涉及焊接，且更具體地涉及用于促進(jìn)諸如鋅的焊接材料中不需要的蒸汽副產(chǎn)品的釋放的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

焊接是在廣泛行業(yè)中使同種或異種材料結(jié)合的常用方式。用于焊接的能量可以以各種方式施加，例如通過(guò)激光或超聲波振動(dòng)。

在汽車(chē)制造方面，鋼或金屬(例如鋁)正在被使用。與將多種材料焊接在一起相關(guān)的需求和挑戰(zhàn)在增加。

通過(guò)焊接相連的工件包括這些，例如儀表板和門(mén)板、燈、空氣管道、方向盤(pán)、裝飾、車(chē)廂底板或其他車(chē)輛貯存隔間、裝飾部件、外部零件以及發(fā)動(dòng)機(jī)部件。例如，就發(fā)動(dòng)機(jī)部件和其他引擎蓋下的(UTH)應(yīng)用而言，工件經(jīng)持續(xù)配置和開(kāi)發(fā)以承受熱的和/或化學(xué)上的侵蝕性環(huán)境。

就外部零件而言，諸如擋泥板，工件正在發(fā)展成可在裝配線上上漆并且在很長(zhǎng)一段時(shí)間具有高的耐熱和耐化學(xué)性。以及在汽車(chē)應(yīng)用中正在持續(xù)考慮許多其他潛在用途。

當(dāng)焊接中熔化時(shí)，某些材料釋放出不需要的氣體或蒸汽。含鋅的工件可以具有這個(gè)特性。這些工件可包含如鍍鋅鋼，例如，或是鍍鋅和鋁的組合的鋼。用這些方式涂敷工件以提供益處，例如為所得部件提供高的抗腐蝕性。

當(dāng)不需要的蒸汽在正形成的接頭中產(chǎn)生時(shí)，其被施以高壓且必須從周?chē)廴诓牧现忻撾x。參考附圖，且更具體地參考第一個(gè)圖，圖1示出示例性現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造100，其中，第一工件110正與第二工件120接合。熔化的材料由數(shù)字130表示。通過(guò)給構(gòu)造100的熱影響區(qū)140(HAZ)施加焊接能量(例如，通過(guò)激光)來(lái)熔化材料，以及加壓的蒸汽由數(shù)字150示出。

在某些情況下，高壓蒸汽150在熔融金屬中形成不需要的氣孔以脫離，如圖2中的附圖標(biāo)記200示意性地示出的那樣。也有可能的是，當(dāng)熔融材料冷卻時(shí)，蒸汽150可能困在其中。

用其他方式促進(jìn)來(lái)自熔融材料中的氣體的釋放的先前的努力沒(méi)有預(yù)期的那么有效，而且/或就設(shè)備和工藝而言代價(jià)高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)涉及將兩個(gè)工件焊接在一起的方法。至少其中的一個(gè)工件包含一種材料，諸如鋅或鋅和鋁，該材料在焊接熔化時(shí)釋放不需要的蒸汽。

本方法包括利用沖壓系統(tǒng)在第一工件的第一預(yù)選區(qū)域處沖壓第一工件，以形成多個(gè)凹部或凹窩。本方法還包括將第一預(yù)選區(qū)域定位成鄰近第二工件的相應(yīng)區(qū)域。在像這樣沖壓和定位之后，本方法包括將能量施加至第一預(yù)選區(qū)域和第二預(yù)選區(qū)域以熔化第一工件和第二工件的材料來(lái)形成連接兩個(gè)工件的接頭。

基于所生成的配置和生成構(gòu)造，任何由例如鋅或鋅和鋁的熔化的材料所產(chǎn)生的蒸汽在形成的凹部間從正在形成的接頭處排出，并且遠(yuǎn)離第一工件和第二工件。

本發(fā)明的其他方面將在下文中部分說(shuō)明和提出。

附圖說(shuō)明

圖1示意性地示出了正焊接在一起的兩個(gè)工件的現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造。

圖2示出了在由熔化的材料產(chǎn)生的蒸汽以一種不需要的方式從正在形成的焊縫頂部脫離之后的圖1的構(gòu)造。

圖3-圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)的各種實(shí)施例沖壓的第一工件。

圖8-圖12通過(guò)各個(gè)步驟示出了正焊接工件的側(cè)橫截面，這些步驟中的任何一個(gè)可以是自動(dòng)化的。

圖13和圖14根據(jù)各種實(shí)施例示意性示出了包括相關(guān)的致動(dòng)和控制設(shè)備的沖壓機(jī)械。

圖15示出了用于本文描述的自動(dòng)化功能中使用的示例控制器。

圖16示出了執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)中這些功能的方法。

圖17示出了其中在同一方向上以條狀形成的凹部的構(gòu)造。

圖18示出了其中在另一方向上以條狀形成的凹部的構(gòu)造。

圖19示出了其中在填充圖案中形成凹部的構(gòu)造。

附圖不一定是按比例繪制的，例如為了示出具體部件的細(xì)節(jié)，有些特征可以放大或縮小。在某些情況下，為了避免使本公開(kāi)含糊，熟知的部件、系統(tǒng)、材料或方法未詳細(xì)說(shuō)明。

這里公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制性的，而僅僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)和作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員多方面地應(yīng)用本公開(kāi)的代表性基礎(chǔ)。

具體實(shí)施方式

根據(jù)需要，在此公開(kāi)本公開(kāi)的具體實(shí)施例。公開(kāi)的實(shí)施例僅作為示例，能以各種可替換的形式以及這些形式的組合來(lái)具體實(shí)施。在此使用的，例如示例性和類(lèi)似的術(shù)語(yǔ)廣義地指的是用作說(shuō)明、樣本、模型或樣式的實(shí)施例。

這里公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制性的，而僅僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)和作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)用本公開(kāi)的代表性基礎(chǔ)。

雖然此處描述的本技術(shù)主要與汽車(chē)相關(guān)，然而該技術(shù)不限于汽車(chē)。這些概念可用于例如與飛機(jī)和船舶有關(guān)的各種各樣的應(yīng)用中。

I.圖3-圖7、圖13和圖14

再次參考附圖，特別是第三個(gè)圖，圖3示出了包含第一工件110的構(gòu)造300。工件110用第一側(cè)面112所示進(jìn)行說(shuō)明。第一側(cè)面112可稱為接合面。

工件110的預(yù)定區(qū)302機(jī)械性地造窩以形成一個(gè)或多個(gè)蒸汽抽空區(qū)304的區(qū)域。其中抽空區(qū)304和凹陷和/或突出部在圖8-圖12中更加詳細(xì)地示出。

在凹陷區(qū)304中的凹陷可用其他術(shù)語(yǔ)稱謂，諸如凹部或凹窩。預(yù)定要造窩的區(qū)域可以但不必由計(jì)算機(jī)處理執(zhí)行。

通過(guò)形成凹部或低部，在低部之間形成高部。例如，當(dāng)來(lái)自機(jī)械沖壓系統(tǒng)的齒壓進(jìn)接合面時(shí)，在凹部周?chē)囊恍┍砻娌牧峡梢韵鄬?duì)于初始表面(例如，從初始表平面)升高。高部或突出部能有助于本文單獨(dú)描述的排氣，或通過(guò)低部聯(lián)合起來(lái)排氣。為了這些目的，在高區(qū)域間形成間隙。低部和高部在圖8-圖12中提到。

蒸汽抽空區(qū)304利用機(jī)械沖壓器械或系統(tǒng)通過(guò)使工件110的第一表面112變形而形成。示例的機(jī)械沖壓系統(tǒng)1300、1400在圖13和圖14中示意性地示出(非按比例)。

雖然圖13和圖14中的機(jī)械沖壓系統(tǒng)1300、1400的本體示出為方形，然而系統(tǒng)的本體可以具有任何各種各樣的形狀。在預(yù)期的實(shí)施例中，例如，沖壓表面是彎曲的(如由圓形或弧形部組成)且抵靠工件110軋制而形成氣體抽空凹部。

機(jī)械沖壓系統(tǒng)1300、1400包括諸如齒的多個(gè)突出部1302、1402。根據(jù)將在工件110中形成的蒸汽抽空區(qū)304所需要的形狀、大小、數(shù)目和間距，各實(shí)施例中的突出部1302、1402可以具有任何各種形狀、大小、數(shù)目和齒間距。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)在大約0.1至0.5mm之間以及在一個(gè)案例中在大約0.2至0.3mm之間將齒定位在一起時(shí)，使齒成形并應(yīng)用于其生成工件110、120之間的最終間隙。

在預(yù)期的實(shí)施例中(未示出)，至少一些突出部1302、1402在至少形狀、大小和間距之一方面不同于鄰近的突出部或多個(gè)突出部。

圖13的機(jī)械沖壓系統(tǒng)1300的突出部1302通常為尖的。圖14的機(jī)械沖壓系統(tǒng)1400的突出部1402通常為圓形。

任何突出部1302、1402可具有圓形輪廓或側(cè)面，例如突出部1302、1402為錐形，其錐點(diǎn)遠(yuǎn)離機(jī)械沖壓系統(tǒng)1300、1400的基體或本體而朝向沖壓的工件110?；蛉魏瓮怀霾?302、1402也可具有輪廓，或者側(cè)面可擁有角部，例如突出部1302、1402為三角棱錐體、方椎體或其它多邊形的棱椎。

在預(yù)期實(shí)施例中，突出部1302、1304包括細(xì)長(zhǎng)尖端，而非每個(gè)突出部1302、1304均匯聚于某個(gè)點(diǎn)。所述點(diǎn)可為例如三棱柱的細(xì)長(zhǎng)尖端。此實(shí)施例還視為由圖13進(jìn)行說(shuō)明。此類(lèi)型的齒1302形成尖底通道、凹槽、槽道或具有等于齒1302的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度的類(lèi)似物。

在另一個(gè)預(yù)期實(shí)施例中，突出部1402類(lèi)似于三棱柱但具有圓形、細(xì)長(zhǎng)尖端，諸如圓柱體的一半。此實(shí)施例考慮由圖14示出。這個(gè)齒1402將形成與齒1402一樣長(zhǎng)的圓形通道。

示例性沖壓系統(tǒng)1300、1400可包括或連接至一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)和控制裝置，諸如圖13和圖14中示意性地示出且由數(shù)字1310標(biāo)識(shí)的致動(dòng)和控制裝置。致動(dòng)部件由數(shù)字1320標(biāo)識(shí)?？刂撇考蓴?shù)字1330標(biāo)識(shí)。

致動(dòng)和控制裝置1310可包括或形成自動(dòng)化系統(tǒng)，諸如像機(jī)器人的機(jī)器。控制裝置1310可包括計(jì)算裝置(例如，計(jì)算機(jī))或其他控制電路或裝置。

在預(yù)期實(shí)施例中，致動(dòng)和/或控制部件1310、1320還可用于致動(dòng)和/或控制本技術(shù)的方法中使用的其他系統(tǒng)。例如，致動(dòng)和/或控制部件1310、1320還可用于致動(dòng)和/或控制夾緊機(jī)器，將工件朝彼此偏置用于焊接。例如，致動(dòng)和/或控制部件1310、1320還可用于致動(dòng)和/或控制焊接設(shè)備，諸如提供用于焊接的能量的激光設(shè)備或超聲能量設(shè)備。

圖4-圖7示出了預(yù)定區(qū)域402、502、602、702的其他構(gòu)造，其中工件110經(jīng)機(jī)械地窩進(jìn)以形成造窩404、504、604、704的各自區(qū)域。

如圖4中所示，所述構(gòu)造可包括造窩404₁、404₂、404₃的多個(gè)區(qū)域。所述區(qū)域可用各種術(shù)語(yǔ)稱謂，諸如造窩區(qū)域、凹陷區(qū)域、沖壓區(qū)域、沖壓后區(qū)域等等。雖然示出了三個(gè)區(qū)域，但是工件110可壓印以形成兩個(gè)或三個(gè)以上造窩區(qū)域404。

作為另一示例，圖5示出了多個(gè)矩形沖壓后區(qū)域，且特別示出了其中具有不同大小和矩形形狀的三個(gè)沖壓后區(qū)域504₁、504₂、504₃。圖6通過(guò)示例方式示出了通過(guò)沖壓系統(tǒng)1300、1400的一個(gè)或多個(gè)道次形成的單個(gè)細(xì)長(zhǎng)的、橢圓形的沖壓后區(qū)域604。僅通過(guò)示例方式，圖7示出了多個(gè)矩形沖壓后區(qū)域，且特別示出了其中具有大約相同大小和橢圓形形狀的三個(gè)沖壓后區(qū)域704₁、704₂、704₃。

關(guān)于預(yù)定區(qū)域402、502、602、702，每個(gè)工件可與一個(gè)以上區(qū)域相關(guān)聯(lián)，例如一個(gè)預(yù)定區(qū)域與造窩304、404、504、604、704的每個(gè)區(qū)域相關(guān)聯(lián)。第一凹陷區(qū)域特定區(qū)域406通過(guò)示出對(duì)應(yīng)于僅第一凹陷區(qū)域404的區(qū)域406來(lái)指示此構(gòu)思。

II.圖15-控制系統(tǒng)

圖15示出了示例性控制器或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1500。控制器1500在某些實(shí)施例中是更大系統(tǒng)1501(諸如焊接系統(tǒng))的一部分。

如前所述，控制器1500可配置和布置來(lái)控制焊接設(shè)備、致動(dòng)設(shè)備、夾緊設(shè)備或本文所使用的其他設(shè)備中的任何一個(gè)，諸如相關(guān)傳感器(例如，溫度)、風(fēng)扇或泵。控制器1500可以以多種方式中的任何一種來(lái)實(shí)施，諸如膝上型計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、在移動(dòng)通信裝置內(nèi)部，或其他形式。

雖然沒(méi)有示出圖15中說(shuō)明的所有部件之間的連接，但是部件可彼此交互以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能?？刂乒δ芸砂ū疚乃峒盎蛲茢嗟目刂乒δ?，諸如通過(guò)控制沖壓機(jī)器1300、1400的方式確定在工件上設(shè)置凹陷的位置。為此，控制器1500可包括上文結(jié)合圖13和圖14標(biāo)記的控制系統(tǒng)1310或是其一部分。

作為另一示例，控制功能可包括使用沖壓系統(tǒng)1300、1400啟動(dòng)工件110的沖壓?？刂破?500的功能可包括諸如通過(guò)激光裝置的方式啟動(dòng)焊接能量的施用。另一示例，功能包括諸如通過(guò)夾緊或單向力致動(dòng)器的方式啟動(dòng)力的施用以將要接合的工件朝彼此偏置。

如圖所示，控制器1500包括存儲(chǔ)器或計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置1502，諸如易失性介質(zhì)、非易失性介質(zhì)、可移動(dòng)介質(zhì)和不可移動(dòng)介質(zhì)。如說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)及其變型是指有形或非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置。

在某些實(shí)施例中，存儲(chǔ)介質(zhì)包括易失性和/或非易失性、可移動(dòng)和/或不可移動(dòng)介質(zhì)，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、固態(tài)存儲(chǔ)器或其它存儲(chǔ)器技術(shù)，CD ROM、DVD、藍(lán)光或其他光盤(pán)存儲(chǔ)裝置、磁帶、磁盤(pán)存儲(chǔ)裝置或其他磁性存儲(chǔ)裝置。

控制器1500還包括通過(guò)通信鏈路1506(諸如計(jì)算機(jī)總線)的方式連接或可連接至計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置1502的處理硬件單元1504。

處理硬件單元1504可包括或?yàn)槎鄠€(gè)處理器，所述處理器可包括單個(gè)機(jī)器或多個(gè)機(jī)器中的分布式處理器或并行處理器。處理硬件單元可用于支持虛擬處理環(huán)境。處理硬件單元可包括狀態(tài)機(jī)、專用集成電路(ASIC)、包括現(xiàn)場(chǎng)PGA或狀態(tài)機(jī)的可編程門(mén)陣列(PGA)。本文提及的執(zhí)行代碼或指令以執(zhí)行操作、動(dòng)作、任務(wù)、功能、步驟等等的處理硬件單元可包括直接執(zhí)行操作和/或促進(jìn)、引導(dǎo)或配合另一個(gè)裝置或部件以執(zhí)行操作的處理硬件單元。

計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置1502包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或代碼1508。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令1508可由處理硬件單元1504執(zhí)行以使處理硬件單元和因此控制器1500執(zhí)行本公開(kāi)中描述的功能的任何組合。這些功能可包括控制執(zhí)行所述操作中的任一種的方式，諸如執(zhí)行所述操作的定時(shí)或諸如何時(shí)開(kāi)始操作、執(zhí)行操作的時(shí)間多久以及何時(shí)停止操作的定時(shí)。

控制器1500進(jìn)一步包括輸入/輸出(I/O)裝置1510，諸如無(wú)線收發(fā)器和/或有線通信端口。

在某些實(shí)施例中，控制器1500包括無(wú)計(jì)算機(jī)代碼的電路。在其他實(shí)施例中，控制器1500包括執(zhí)行指令1508的發(fā)送和接收信號(hào)或信息的處理硬件單元1504。信息可以消息或分組化數(shù)據(jù)的形式傳輸。在各種實(shí)施例中，處理硬件單元1504與一個(gè)或多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)1512通信，諸如因特網(wǎng)。通信可以包括用于操作或軟件更新的指令。

在某些實(shí)施例中，諸如當(dāng)系統(tǒng)1500是在沖壓、夾緊和焊接過(guò)程的不止一個(gè)方面內(nèi)實(shí)行時(shí)，控制器1500包括或連接至一個(gè)或多個(gè)本機(jī)和/或輸出裝置1514。處理硬件單元1504可無(wú)線地或有線地將信號(hào)或消息發(fā)送至裝置1514和從裝置1514接收信號(hào)或消息。

輸入裝置1516可包括與本文描述的過(guò)程相關(guān)聯(lián)的傳感器，諸如造窩-沖壓設(shè)備、夾緊設(shè)備和焊接設(shè)備?？刂破?500可以無(wú)線地或有線地從溫度傳感器接收關(guān)于焊接期間工件或焊接區(qū)域的溫度的反饋，并且使用所述反饋以確定諸如通過(guò)激光施用的焊接能量是否應(yīng)當(dāng)降低還是停止。

輸出裝置1518可包括本文描述的任何設(shè)備、部件或機(jī)械，諸如造窩-沖壓設(shè)備、夾緊設(shè)備和焊接設(shè)備。

下文結(jié)合圖16的方法進(jìn)一步描述控制器1500的功能。

III.圖16和輔助性的圖8至圖15-操作方法

圖16示出了通過(guò)其實(shí)施本技術(shù)的算法或方法1600，由與將兩個(gè)工件焊接在一起相關(guān)聯(lián)的流程圖1600概括，其中一個(gè)工件經(jīng)機(jī)械地造窩以促進(jìn)在接頭形成期間在正在熔化的工件材料中形成的蒸汽的排出。在描述方法1600時(shí)，參考圖8-圖12的說(shuō)明。

應(yīng)當(dāng)理解的是，方法1600的操作不一定以任何特定次序呈現(xiàn)，并且以替代次序執(zhí)行某些或全部操作是可行且是所預(yù)期的。操作已經(jīng)以所示次序呈現(xiàn)以便于描述和說(shuō)明。在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下可添加、省略和/或同時(shí)執(zhí)行操作。

還應(yīng)當(dāng)理解的是，所說(shuō)明的方法1600可在任何時(shí)候結(jié)束。在某些實(shí)施例中，此過(guò)程的某些或全部操作和/或大體上的等效操作是通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)或包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如存儲(chǔ)器1602)上的計(jì)算機(jī)可讀指令來(lái)執(zhí)行的。

所示方法1600可因此視為包括多種方法或子過(guò)程。

方法1600開(kāi)始1601，并且流轉(zhuǎn)到框1602，在此提供了兩個(gè)工件110、120。工件110、120可包括各種各樣的材料中的任何一種。在各種實(shí)施例中，工件110、120中的一個(gè)或兩個(gè)包含鋼。在某些實(shí)施例中，工件110、120中的一個(gè)或兩個(gè)包括鋅或鋅和鋁的組合。例如在一個(gè)案例中，工件110、120包含表面涂覆有或鍍有鋅或鋅和鋁的組合的鋼。

圖3-圖12所示工件110、120認(rèn)為是示意性地示出各種實(shí)施例，例如工件110、120中一個(gè)或兩個(gè)包含單種材料、一種以上組合的材料和/或涂層或鍍層。關(guān)于涂層，例如，圖3-圖12中涉及的表面112、122可認(rèn)為包括涂層。

正如所提供的，第一側(cè)面112可稱為結(jié)合面。術(shù)語(yǔ)結(jié)合面在本文可用來(lái)描述根據(jù)本技術(shù)處理的表面112、122中的無(wú)論哪個(gè)。在某些情況下，即使只處理一個(gè)表面，術(shù)語(yǔ)結(jié)合面可更為一般地用來(lái)指代連接的表面112、122。

根據(jù)方法1600，工件中的至少一個(gè)將通過(guò)工具或裝置機(jī)械地壓印(諸如通過(guò)沖壓)以形成多個(gè)凹部。

雖然工件可以以多種方式機(jī)械地變形，此工藝在本文中主要稱為機(jī)械沖壓，或僅是沖壓。下面指的沖壓應(yīng)不一定限制工件機(jī)械地變形通過(guò)的方式。

并且雖然工件110、120都可沖壓，但為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)下面的描述主要描述第一工件110沖壓的實(shí)施例。因此，描述意在包含其中使待連接的工件110、120都變形的實(shí)施例。

在框1604處，定位工件110用于沖壓。在預(yù)期的實(shí)施例中，定位至少部分地由自動(dòng)化機(jī)械例如一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人來(lái)執(zhí)行。定位機(jī)械至少部分地由控制器(諸如圖15中的控制器1500)來(lái)控制。定位機(jī)械因此可看作如上結(jié)合圖15所述的輸出端1518。

定位用于沖壓的工件110可包括選擇或確定工件110上通過(guò)沖壓將受到變形(例如，造窩)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。該確定可由控制器(諸如上述控制器1330、1430、1500)部分或完全地執(zhí)行。

正如所提供的，確定區(qū)可以但非必需包括計(jì)算機(jī)處理。例如，區(qū)可簡(jiǎn)單地由定位工件的人和/或用于沖壓的沖壓設(shè)備預(yù)先確定。

參照?qǐng)D3，示出了示例工件構(gòu)造300。將沖壓的示例區(qū)域由數(shù)字302來(lái)表示。區(qū)域302在工件110的第一側(cè)面112上。工件110的第一側(cè)面112將定位成與連接工件110的第一側(cè)面122相對(duì)(參見(jiàn)，例如圖8)。

在某些實(shí)施例中，用于沖壓的區(qū)域302鄰近工件110的邊緣303。例如，這可能是這樣的情況，當(dāng)待形成的接頭為搭接接頭時(shí)，借此工件110、120各自的末端焊接到一起。沖壓后區(qū)通過(guò)沖壓后區(qū)404₂、404₃可接近或一直延伸到如通過(guò)示例所示的一個(gè)或多個(gè)邊緣303。

在某些實(shí)施例中，用于沖壓的區(qū)域包含一個(gè)以上將進(jìn)行沖壓的區(qū)，如圖4中區(qū)域402所示。在某些實(shí)施例中，在工件110上的用于沖壓的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域與將進(jìn)行沖壓的一個(gè)區(qū)相一致，如圖3中的區(qū)域302和圖4中的區(qū)域406所示。

圖4中所示重疊區(qū)域404₁、402是為了教導(dǎo)目的，并且其中只有一個(gè)出現(xiàn)在實(shí)施例中。

用于沖壓的區(qū)域302、402等可以以多種方式中的任何一種來(lái)定義(如定形和定位)和確定。例如，區(qū)域可通過(guò)對(duì)應(yīng)于將執(zhí)行沖壓的區(qū)的中心的x-y坐標(biāo)來(lái)定義，或可通過(guò)將執(zhí)行沖壓的區(qū)的中線的坐標(biāo)來(lái)定義。在預(yù)期的實(shí)施例中，區(qū)域通過(guò)圍繞目標(biāo)焊接位置的半徑來(lái)定義。定位軟件可使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)或工程數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)(CAD；CAE)。

區(qū)域302、402等可為多種形狀，例如大致制成像待沖壓區(qū)的形狀。例如，形狀可對(duì)應(yīng)于待使用的沖壓系統(tǒng)的形狀，并且對(duì)應(yīng)于執(zhí)行沖壓的方式(例如，圖案、方向、位置)。

在框1606處執(zhí)行沖壓。使用沖壓工具或系統(tǒng)進(jìn)行沖壓，例如圖13和圖14中示意性地示出的沖壓系統(tǒng)1300、1400。沖壓系統(tǒng)1300、1400可包括或連接到控制器，如所提到的有關(guān)控制器1330、1430、1500。如上結(jié)合圖13和圖14進(jìn)一步描述沖壓系統(tǒng)。

在預(yù)期的實(shí)施例中，沖壓至少部分地由自動(dòng)化機(jī)械來(lái)執(zhí)行，例如一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人，例如由圖15的控制器1500所控制的機(jī)械。該機(jī)械可視為是如上結(jié)合圖15所述的輸出端1518。

只是作為示例，沖壓的工件110可包括鋼和鋅。在一個(gè)實(shí)施例中，工件110包含涂覆有鋅或鋅和鋁的鋼。同樣如所提供的，圖3-圖12所示的工件110、120認(rèn)為是示意性地示出各種實(shí)施例，例如工件110、120中一個(gè)或兩個(gè)包括單種材料、一種以上組合的材料和/或涂層或鍍層。

沖壓在預(yù)先選擇的區(qū)域(如在區(qū)域302、406、502等)處的工件110的第一表面112上進(jìn)行，以使涂層變形，形成氣體抽空凹部。對(duì)于工件110涂覆有涂層的實(shí)施例，進(jìn)行沖壓以使涂層變形，形成氣體抽空凹部。

在存在涂層的預(yù)期的實(shí)施例中，沖壓在涂層中以及在某種程度上在涂層下面的材料(例如鋅或鋅/鋁涂層和下面的鋼)中形成凹部。

沖壓區(qū)(如區(qū)304、404₁、404₂等)可形成為具有任意的各種形狀、尺寸和數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，尺寸略大于焊縫將覆蓋的區(qū)。在另一實(shí)施例中，尺寸與所計(jì)劃的焊接尺寸相近。在某些實(shí)施例中優(yōu)選了全覆蓋(如360度覆蓋)，從而來(lái)自機(jī)械造窩的高的部分和低的部分都大致存在于和/或鄰近焊縫形成的邊緣的所有位置。

例如，在一個(gè)實(shí)施例中，沖壓區(qū)形狀與放大的線跡相似。在另一種情況下，形狀大致為圓形或者圓圈。

圖3通過(guò)示例方式示出了通過(guò)沖壓系統(tǒng)1300、1400的一個(gè)或多個(gè)道次形成的單個(gè)細(xì)長(zhǎng)的、矩形的沖壓或沖壓后區(qū)304。

通過(guò)示例方式，圖4示出了多個(gè)矩形沖壓后區(qū)，且特別示出了其中具有約相同大小和矩形形狀的三個(gè)沖壓后區(qū)404₁、404₂、404₃。

作為另一示例，圖5示出了多個(gè)矩形沖壓后區(qū)，且特別示出了其中具有不同大小和矩形形狀的三個(gè)沖壓后區(qū)504₁、504₂、504₃。

圖6示出了通過(guò)沖壓系統(tǒng)1300、1400的一個(gè)或多個(gè)道次形成的單個(gè)細(xì)長(zhǎng)的、橢圓形的沖壓后區(qū)604。僅通過(guò)示例方式，圖7示出了多個(gè)矩形沖壓后區(qū)，且特別示出了其中具有約相同大小和橢圓形狀的三個(gè)沖壓后區(qū)704₁、704₂、704₃。

關(guān)于形成的凹部的形狀，凹部將大致根據(jù)沖壓系統(tǒng)的齒的形狀、尺寸和實(shí)施方式(如力度和實(shí)施方向)來(lái)成形。如所提供的，在不同實(shí)施例中，取決于齒的形狀，凹部的至少一個(gè)可以制成類(lèi)似通道、溝槽、凹槽等，具有光滑或尖銳的底部，且具有與齒的長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度。

基于齒的尺寸、形狀和間距，凹部可按圖案成形，例如條紋、交叉十字、陰影線。圖17示出構(gòu)造1700，其中在一個(gè)方向上按條紋狀形成凹部1702，圖18示出構(gòu)造1800，其中在另一個(gè)方向上按條紋狀形成凹部1802，以及圖19示出包含示例填充圖案1902的構(gòu)造。

在框1608處，為了焊接，將待接合的工件110、120相互鄰近放置。

在預(yù)期的實(shí)施例中，定位至少部分地由自動(dòng)化機(jī)械來(lái)執(zhí)行，例如一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人。定位機(jī)械至少部分地由控制器來(lái)控制，例如圖15中的控制器1500。定位機(jī)械可被視為如上結(jié)合圖15所述的輸出端1518。

圖8示出了相互鄰近放置的兩個(gè)工件110、120的側(cè)橫截面。該視圖示出了在第一工件110已經(jīng)沖壓后的工件110、120。第一工件110的第一表面112上的凹部或凹窩由附圖標(biāo)記820表示。

如所提供的，通過(guò)形成凹部820或低部，高部在低部之間形成。高部通常用附圖標(biāo)記822表示。如所有的特征一樣，示意性地示出了凹部820和突出部822，并且其可具有各種幾何形狀中的任何一種。例如，每個(gè)突出部822可以在深度上短于所示，或短于鄰近的凹部820。而且凹部820和突出部822中的一些或全部可具有除了由示例示出的大體上平滑圓形之外的其他形狀。

圖8被認(rèn)為示出了各種相對(duì)定位的構(gòu)造，如上所述的搭接接頭。

圖8-圖12的視圖并不意味著在框1608處為了焊接而通過(guò)將工件彼此鄰近定位來(lái)限制方向。在實(shí)施例中的定位包括將工件之一(例如，第一112)的一些或全部定位在其他工件(例如，第二112)的一些或全部的頂部上。定位可包括其他構(gòu)造，諸如為了焊接而將工件110、120定位成彼此橫向鄰近。

盡管在圖8-圖12的視圖中沖壓工件110在第二工件120的下方示出，但可替代地沖壓工件110可定位在第二工件120之上。

如上所提及的，在預(yù)期的實(shí)施例中工件110、120都可被沖壓。在此情況下工件110、120可在相對(duì)的焊接區(qū)(即，為了焊接定位工件后直接地彼此相對(duì)的區(qū))或與其鄰近的位置沖壓。然而，當(dāng)為了焊接定位工件時(shí)，不必定位工件之一的每個(gè)沖壓部分，以便其與另一個(gè)工件的沖壓區(qū)域相對(duì)。

例如，第一工件110可在對(duì)應(yīng)于第一焊接將進(jìn)行的區(qū)域處沖壓，但第二工件120不可在第二工件120的對(duì)應(yīng)、相對(duì)區(qū)域處沖壓；以及第二工件120可在對(duì)應(yīng)于第二焊接將進(jìn)行的區(qū)域處沖壓，但第一工件110不可在第一工件110的對(duì)應(yīng)區(qū)域處沖壓。

在框1610處，方法1600包括使工件110、120中的至少一個(gè)朝向另一個(gè)偏置。在一個(gè)實(shí)施例中，偏置包含將工件夾緊在一起。

偏置可包括沿著大致朝向與第一工件110相對(duì)放置的第二工件120的方向上向第一工件110施加力和/或沿著大致朝向第一工件110的方向上向第二工件施加力。在一個(gè)實(shí)施例中，工件110、120之一可通過(guò)諸如鐵砧、臺(tái)架、或底板固定以防止沿至少一個(gè)方向移動(dòng)或物理地接地(未詳細(xì)地示出)。

無(wú)論兩者是否被沖壓，將被焊接在一起的工件的區(qū)域都可稱為預(yù)選區(qū)域。為了在該區(qū)域沖壓以及焊接，可通過(guò)兩種方式預(yù)選被沖壓且然后焊接的區(qū)域。

在預(yù)期的實(shí)施例中，定位至少部分地由自動(dòng)化機(jī)械(例如，一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人)來(lái)執(zhí)行。定位機(jī)械至少部分地由控制器來(lái)控制，例如圖15中的控制器1500。機(jī)器可視為如上結(jié)合圖15所述的輸出端1518。

圖9指示了由附圖標(biāo)記902、904表示的反作用力。例如，第二力904可有效地通過(guò)鐵砧來(lái)提供?？梢栽谌我馕恢?、以任意大小等等施加力，按照適于有助于有效焊接來(lái)確定，例如直接或進(jìn)一步鄰近待連接的第一和第二工件110、120的區(qū)域。

在1612部分，利用沖壓的工件(多個(gè)工件)以及相互鄰近放置且可能壓制在一起的工件，工件110、120焊接在一起。

在各種實(shí)施例中，1612部分的任意一個(gè)或多個(gè)功能至少部分地由自動(dòng)化機(jī)械(例如，一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人)執(zhí)行。機(jī)械包括焊接設(shè)備，例如激光-焊接系統(tǒng)。焊接機(jī)械至少部分地由控制器來(lái)控制，例如，圖15中的控制器1500。焊接機(jī)械因此可視為如上結(jié)合圖15所述的輸出端1518。

在焊接操作中，在框1614處，諸如激光能量的能量施加在將焊接的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域處的工件110、120中的至少一個(gè)上。由圖9中的附圖標(biāo)記906示意性地示出了正在施加焊接能量。

在預(yù)期的實(shí)施例中，提供了諸如螺栓、沖頭或能量導(dǎo)向器的方便連接的部件(未示出)。例如，方便連接的部件可放置在工件110、120之間。方便連接的部件可經(jīng)沖孔、插入或定位以便至少部分地延伸進(jìn)工件110、120的一個(gè)或兩個(gè)中。部件可包括當(dāng)成形時(shí)形成不需要的蒸汽的材料，例如，鋅或鋅和鋁。就位后，方便連接的部件可認(rèn)為是一個(gè)或兩個(gè)工件的一部分。例如，下面權(quán)利要求中提及向工件施加能量或熔化工件可包括對(duì)這種方便連接的部件進(jìn)行同樣處理。

在焊接期間，蒸汽、氣體等可在正在熔化的工件材料1000中形成。蒸汽由圖10中的附圖標(biāo)記150示意性地表示。

例如，高度加壓的鋅蒸汽可在實(shí)施例中形成，這些實(shí)施例中工件的至少一個(gè)包括鍍有鋅或鋅和鋁的組合的鋼。

這種蒸汽或氣體通常無(wú)法脫離熱影響區(qū)(HAZ)140(圖1)，以及特別是正在形成的接頭的熔融材料。如圖2中所示，這樣會(huì)導(dǎo)致氣孔。

根據(jù)本技術(shù)，機(jī)械成形的凹部820創(chuàng)建了工件110、120之間的間隔。間隔由形成的凹部所形成的高點(diǎn)和/或低點(diǎn)(例如，波峰和/或波谷)所創(chuàng)建。通過(guò)間隔，蒸汽150可從工件110、120之間的熔融材料1000中脫離到工件110、120的外部，例如，進(jìn)入正在進(jìn)行焊接的周?chē)h(huán)境中。在預(yù)期的實(shí)施例中，脫離的或抽空的蒸汽抽離或以其他方式(例如，通過(guò)吸氣噴嘴或管道(未示出))移離焊接環(huán)境。脫離可以通過(guò)諸如除氣或排氣的其他術(shù)語(yǔ)來(lái)稱謂。

可以預(yù)期的是，所有或基本上所有的蒸汽都會(huì)除氣。除氣量足以使得所得焊接通過(guò)適用的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

繼續(xù)參照附圖，圖11示出了正加壓的蒸汽150尋找最小阻力路徑的思想，即經(jīng)由間隔到達(dá)熔融材料的外部。圖11通過(guò)由數(shù)字1100標(biāo)識(shí)的虛線表示蒸汽從熔融材料的抽空。

接下來(lái)將描述的框1616、1618的功能可在框1614的功能之前、期間和/或之后執(zhí)行。

在由框1616所指示的預(yù)期的實(shí)施例中，諸如通過(guò)創(chuàng)建真空將負(fù)壓施加到包括焊接區(qū)的環(huán)境。在焊接期間施加負(fù)壓以促進(jìn)蒸汽150經(jīng)由通過(guò)凹部820形成的間隔從熔融材料1000的抽空1100，和/或以促進(jìn)蒸汽150從工件周?chē)某榭?。?fù)壓可以以各種各樣的方式提供，例如通過(guò)真空系統(tǒng)和/或風(fēng)扇系統(tǒng)。例如，無(wú)論焊接區(qū)周?chē)欠癖３终婵?，風(fēng)扇可將空氣吹離焊接區(qū)。例如，可使用噴嘴或管道聚集空氣以促進(jìn)期望的抽空。

在由框1618指示的另一個(gè)預(yù)期的實(shí)施例中，正壓施加到包括焊接區(qū)的環(huán)境，諸如真空。在焊接期間施加正壓以促進(jìn)蒸汽150經(jīng)由通過(guò)凹部820形成的間隔從熔融材料1000的抽空1100。正壓可以以各種各樣的方式施加，例如，通過(guò)風(fēng)扇朝著、對(duì)著或位于其上部給正在形成焊接的區(qū)吹氣。此外，例如，可以使用噴嘴或管道聚集空氣以促進(jìn)所期望的抽空。

在框1620處，終止了焊接能量的施加，并且允許和/或促使去冷卻熔融材料。最終構(gòu)造和接頭分別由附圖標(biāo)記1200、1210在圖12中示意性地表示。

所述處理可結(jié)束1621，或如返回路徑1623所示進(jìn)行重復(fù)，例如，與同樣地有關(guān)的或下一套工件110、120。

IV.本技術(shù)的精選優(yōu)勢(shì)

本發(fā)明技術(shù)的許多有益效果和優(yōu)點(diǎn)在上文中直接地或本質(zhì)上地進(jìn)行了描述。本部分將重申某些有益效果和優(yōu)點(diǎn)并附一些其他的有益效果和優(yōu)點(diǎn)供參考。有益效果通過(guò)示例提供，并且其不窮盡本技術(shù)的益處。

本文教導(dǎo)的技術(shù)允許形成牢固的焊縫。該焊縫沒(méi)有來(lái)自蒸汽的氣孔，否則該蒸汽可能會(huì)在形成期間在焊縫中積聚。焊縫也沒(méi)有這種鎖定在焊縫中的蒸汽。

所提供的結(jié)構(gòu)配置和構(gòu)造包括沖壓系統(tǒng)和工序，在沒(méi)有蒸汽從焊縫中吹出的情況下，允許蒸汽從熔化的材料中抽空。

作為在傳統(tǒng)方法之上的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，所教導(dǎo)的結(jié)構(gòu)配置和構(gòu)造可以以相對(duì)較低的成本來(lái)成功地實(shí)施。先前解決上述挑戰(zhàn)的努力一直不太成功而且/或就所需的設(shè)備和工藝投資而言代價(jià)高。先前技術(shù)的成本更高，包括但不限于設(shè)備和能量的成本。例如，對(duì)于預(yù)焊接激光處理，所需的設(shè)備非常昂貴。即使用于激光焊接的相同設(shè)備可用于預(yù)焊接處理，所需的輔助部件也是昂貴的，例如發(fā)電機(jī)、冷卻器和光學(xué)部件。

例如，機(jī)械地形成凹部還具有這些優(yōu)點(diǎn)，包括可以靈活地形成凹部，諸如按照任意需要的形狀(如圓底或尖底的凹槽或凹窩)。

V.結(jié)論

在此公開(kāi)了本公開(kāi)的多種實(shí)施例。所公開(kāi)的實(shí)施例僅僅是本公開(kāi)的實(shí)例，還可以以多種形式和備選的形式以及其組合的形式來(lái)實(shí)施。

上述實(shí)施例僅僅是為了清楚地理解本公開(kāi)內(nèi)容的原理而陳述的實(shí)施例的示范性說(shuō)明。

在不脫離本權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下，可以對(duì)上述的實(shí)施例進(jìn)行變型、修改和組合。所有這些變型、修改和組合在此均包含于本公開(kāi)和以下權(quán)利要求書(shū)的范圍中。