本申請要求2015年8月28日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的10-2015-0121849號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)和利益，其全部內(nèi)容通過引證結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種焊接螺母，并且更具體地說，是涉及一種防止焊接性能劣化的焊接螺母，這種焊接性能的劣化是在將焊接螺母焊接至高強度鋼的熱沖壓模塑制品期間由基體材料與焊接螺母之間的硬度差異以及鋁硅(Al-Si)涂層所產(chǎn)生的，該鋁硅涂層形成在基體材料的表面上。

背景技術(shù)：

最近，汽車行業(yè)的趨勢包括減少車輛的燃料消耗，以及研究同時滿足硬度和亮度標準的高強度和超輕材料以及新的成型技術(shù)。作為最近研究和發(fā)展趨勢的一部分，已經(jīng)積極地對包括使用硼鋼板的熱壓成型技術(shù)的熱沖壓技術(shù)進行了研究。

例如，熱沖壓技術(shù)包括制造高強度部件的成型技術(shù)，該成型技術(shù)通過在適當?shù)臏囟?例如約900℃)下將硼鋼板加熱至在壓模內(nèi)成型并然后快速地冷卻硼鋼板來制造高強度部件。硼鋼板應(yīng)用到(apply to)包括少量硼(B)的添加物的鋼板。在適當?shù)臏囟葪l件下，奧氏體晶界中的硼被隔離成原子狀態(tài)，以降低奧氏體晶界的自由能。此外，先共析鐵素體的成核現(xiàn) 象被抑制，以顯著地提高鋼的淬硬性(例如，在淬火的時候通過馬氏體的形成使鋼變硬的能力)

不同于采用高強度鋼的現(xiàn)有成型方法，熱沖壓成型利用上述硼鋼板。例如，具有高拉伸強度(例如，約1300MPa至1600MPa)的馬氏體結(jié)構(gòu)的模塑制品通過在成型之前在900℃或更高的溫度下使具有500MPa至800MPa拉伸強度的鐵素體結(jié)構(gòu)的硼鋼板奧氏體化來獲得。此外，進行對硼鋼板的高溫成型，然后快速冷卻硼鋼板。

另外，熱沖壓模塑制品具有比部分普通鋼板高四至五倍的強度，并且與現(xiàn)有的重量相比最多可以減少多達40％的重量。熱沖壓模塑制品可以同時改善車輛重量和車體的強度。然而，當熱沖壓模塑制品旨在焊接至焊接螺母以將熱沖壓模塑制品連接到另一部分時，則可能難以同時地熔化(melt)兩種材料。例如，基體材料(該基體材料是熱沖壓模塑制品)與焊接螺母之間的硬度差異可能會帶來問題。換句話說，顧及基體材料硬度的焊接條件會導(dǎo)致焊接螺母的變形，并且顧及焊接螺母硬度的焊接條件不會熔化高硬度的基體材料。因此，在螺栓連接期間，螺母的焊接部分可能會與基體材料分開。

根據(jù)相關(guān)技術(shù)，現(xiàn)有的補救措施包括由工人另外地執(zhí)行二氧化碳(CO₂)焊接，然而，這種解決方案增加了復(fù)雜性并且使其難以獲得一致的焊接質(zhì)量。此外，Al-Si涂層形成于基體材料的表面上，以防止在成型過程期間由于熱沖壓成型的特征而產(chǎn)生的氧化膜。然而，Al-Si涂層劣化了基體材料和焊接螺母之間的焊接性能。例如，鋁硅涂層導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，由此劣化焊接螺母的焊接部分的接合強度。

本部分中公開的上述信息僅僅旨在有助于理解本發(fā)明背景，并因此它可能包含不構(gòu)成在本國內(nèi)為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種焊接螺母，該焊接螺母可以提高一致的焊接質(zhì)量以保持針對緊固扭矩的焊接部分的接合強度。具體地，插入部件的預(yù)定部分可插入至形成在基體材料內(nèi)的螺母插入孔中。換句話說，可以防止焊接性能的劣化，該焊接性能的劣化是由于基體材料與焊接螺母之間的硬度差異以及形成在基體材料的表面上的Al-Si涂層所造成的。因此，當將焊接螺母焊接至高強度鋼的熱沖壓模塑制品時，可以減少飛濺。

在一個方面，示例性實施方式提供了一種焊接螺母，該焊接螺母可以通過形成在基體材料內(nèi)的螺母插入孔焊接(例如，耦接)至基體材料。另外，螺母體可以形成外觀(例如，焊接螺母的外部形狀)，插入部件可以整體地形成為從螺母體的第一表面突出并可以布置(例如，插入)到螺母插入孔中，并且螺栓緊固孔可以形成為與插入部件一起延伸(例如，穿透)穿過螺母體的中央。

插入部件可以形成為從螺母體的第一表面突出，并且該插入部件具有的厚度可以小于基體材料的厚度。插入部件可以形成為多邊形形狀或圓形形狀等。另外，插入部件的突出的第一端部的外周邊表面可以形成為沿著周向方向成圓形，并且插入部件的連接至螺母體的第二端部(例如，相對端部)可以形成為從其第一端部朝向螺母體的外側(cè)是傾斜的。

此外，螺栓緊固孔可以基于螺母體在插入部件的中央處的寬度方向在螺母體的中央沿螺母體的長度方向豎直地(例如，縱向地)形成。另外，可在螺栓緊固孔的內(nèi)周向表面上形成螺絲攻。在一些示例性實施方式中，基體材料可以是熱沖壓模塑硼鋼板。螺母體可以具有形成為多邊形形狀或圓形形狀的外觀。

附圖說明

本公開的上述和其它特征將從下面結(jié)合附圖時所作出的詳細描述中變得顯而易見，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的焊接螺母的示例性立體圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的焊接螺母的示例性后視立體圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的焊接螺母的示例性側(cè)視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的焊接螺母的示例性剖視圖；以及

圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的焊接螺母耦接至基體材料的視圖的示例性剖視立體圖。

符號描述

10：基體材料

12：螺母插入孔

14：焊接部分

100：焊接螺母

110：螺母體

120：插入部件

122：傾斜表面

130：螺栓緊固孔

具體實施方式

通過參照示例性實施方式的下述詳細描述和附圖，本發(fā)明的優(yōu)點和特征以及實現(xiàn)這些優(yōu)點和特征的方法可以更容易地理解。雖然本發(fā)明將結(jié)合示例性實施方式描述，但是將要理解的是，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制在那些示例性實施方式中。與此相反，本發(fā)明旨在不僅覆蓋該示例性實施方式，而且還覆蓋各種替代選擇、修改、等同物以及其他實施方式，其可以包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

本文所用的術(shù)語僅用于描述具體的實施方式并且不旨在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一(a)”、“一個(an)”和“該(the)”還旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指出。另外將進一步理解的是，術(shù)語“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”在本說明書中使用時，指定所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除其中一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在或添加。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括任何一個或多個相關(guān)的所列物品或所有組合。例如，為了使本發(fā)明的描述清楚，不相關(guān)的部分未示出，并且層和區(qū)域的厚度是為了清楚而被放大。另外，當指出層在另一個層或基板“上”時，該層可能是直接地在另一個層或基板上，或者還可能在其之間設(shè)置有第三層。

因此，附圖和描述在本質(zhì)上將被視為是說明性的而不是限制性的。在整個說明書中，相同的參考標號指示相同的元件。由于為了解釋方便，附圖中示出的各自的部件的尺寸和厚度是任意示出的，所以本發(fā)明不必局限于附圖中示出的那些，并且為了清楚起見，幾個層和區(qū)域的厚度是放大的。

可以理解的是，術(shù)語“車輛”或“車輛的”或本文所使用的其他類似的術(shù)語總體上包括機動車輛(諸如包括運動型多用途汽車(SUV)的客車、公共汽車、卡車、各種商用車輛)、包括各種船只和船的水上交通工具、飛機等，并且包括混合動力汽車、電動車輛、插入式混合動力電動車輛、 氫動力車輛和其他替代燃料車輛(例如，從非石油資源衍生的燃料)。如本文所提到的，混合動力車輛是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如是既具有汽油動力又具有電動力的車輛。

圖1和圖2包括根據(jù)示例性實施方式的焊接螺母的示例性立體圖和示例性后視立體圖。圖3是根據(jù)示例性實施方式的焊接螺母的示例性側(cè)視圖。圖4是根據(jù)示例性實施方式的焊接螺母的示例性剖視圖。

參照附圖，根據(jù)示例性實施方式的焊接螺母100可以確保一致的焊接質(zhì)量，以針對緊固扭矩保持焊接部分的接合強度。例如，插入部件120的預(yù)定部分可以設(shè)置(例如，插入)于在基體材料10內(nèi)形成的螺母插入孔12中，以防止由基體材料10與焊接螺母100之間的硬度不一致性所導(dǎo)致的焊接性能的劣化。另外，在將焊接螺母100焊接至高強度鋼的熱沖壓模塑制品的同時，可以在基體材料10的表面上形成Al-Si涂層，并且該涂層可以降低焊接期間發(fā)生的飛濺。具體地，焊接螺母100可以穿過形成于基體材料10中的螺母插入孔12焊接。焊接螺母100可包括螺母體110、插入部件120、螺栓緊固孔130，如圖1至圖4示出的。

另外，當焊接螺母100焊接至基體材料10時，可以由基體材料10形成高強度(抗拉)的熱沖壓模塑硼鋼板。此外，螺母插入孔12可以形成為具有基本為圓形的形狀，并且可以穿透(例如，延伸穿過)基體材料10。在示例性實施方式中，螺母體110可形成焊接螺母的外觀。螺母體110可具有形成為多邊形形狀或圓形形狀的外觀。

插入部件120可形成為從螺母體110的指向螺母插入孔12的第一表面整體地突出，并且該插入部件可插入至螺母插入孔12中。插入部件120可形成為在螺母體110的第一表面的中央具有對應(yīng)于螺母插入孔12的尺寸。進一步地，插入部件120的厚度D1可形成為從螺母體110的第一表面突出(例如，延伸)，并且該插入部件可具有小于基體材料10的厚度D2的厚度(D1<D2)。另外，插入部件120形成的形狀可對應(yīng)于螺母插入 孔12的形狀。例如，該形狀可以包括多邊形或圓形形狀，并且該形狀可以通過鍛造成型形成于螺母體110的第一表面中。

另外，插入部件120的第一端部(包括從螺母體110突出的端部部分)的外周邊表面可形成為沿著周向方向成圓形。例如，插入部件120可平滑地插入螺母插入孔12中。插入部件120的連接到螺母體110的第二端部可以形成有傾斜表面122，該傾斜表面從突出的第一端部朝向螺母體110的外側(cè)成角度。

螺栓緊固孔130可形成為與插入部件120一起延伸(例如，穿透)穿過螺母體110的中央，并且該螺栓緊固孔可以利用螺栓(未示出)緊固以將插入部件耦接(例如，連接或緊固)至焊接螺母100。螺栓緊固孔130可基于螺母體110在插入部件120的中央處的寬度方向而在螺母體110的中央豎直地(例如，沿螺母體110的長度方向)形成。此外，可在其內(nèi)部周向表面上形成螺絲攻(screw tap)，并且包括螺栓的緊固部件可通過螺釘或任何其它緊固機構(gòu)緊固至螺栓緊固孔130。

在下文中，參照圖5，將描述使用根據(jù)示例性實施方式的焊接螺母100的方法。圖5是示出了根據(jù)示例性實施方式的焊接螺母耦接至基體材料的示例性剖視立體圖。例如，示例性實施方式的焊接螺母100可使用螺母焊接器和螺母給料器(feeder)焊接，該螺母給料器將焊接螺母100提供給螺母焊接器。用戶或工人可以將螺母給料器供給的焊接螺母100插入至螺母插入孔12中。具體地，當將基體材料10(例如，車輛的車體面板)裝載在螺母焊接器的下部保持件上時，可以將焊接螺母100布置為允許插入部件120指向?qū)?yīng)于螺母插入孔12的上部分的一下表面。此后，當通過降低螺母焊接器的上部保持件而將焊接螺母100的上部分壓緊至基體材料10時，可施加一預(yù)定的時間的電流。

具體地，螺母插入孔12的上端部內(nèi)周向表面的拐角部分接觸插入部件120的傾斜表面122?？赏ㄟ^由所施加的電流產(chǎn)生的熱量而將傾斜表面 122熔化(melt，熔融)，以使得焊接螺母100焊接至基體材料10。換句話說，當將插入部件120插入至螺母插入孔12時，傾斜表面122可在螺母插入孔12的上端部接觸內(nèi)周向表面的拐角部分。

那就是說，當通過上部保持件保持焊接螺母100的上部分壓緊時，可施加一預(yù)定的時間的電流。另外，可以同時熔化插入部件120的傾斜表面122的預(yù)定部分和螺母插入孔12的上端部部分。此外，當將螺母體110的第一表面和插入部件120以及傾斜表面122近似地定位(例如，緊密地附著)于螺母插入孔12和基體材料10的上表面時，焊接螺母100可以被沉積(deposit)。

此后，上部保持件可以提升，并且相比于相關(guān)技術(shù)(在該相關(guān)技術(shù)中，未形成有插入部件120)的一般焊接螺母，焊接螺母100可以包括基體材料10與焊接螺母100之間的增加的熔化區(qū)域。因此，該焊接螺母的沉積強度(deposition strength)可以得到改善。

插入部件120可通過傾斜表面122穩(wěn)固地焊接至螺母插入孔12。此外，焊接螺母100可通過吸收用于螺母插入孔12的緊固扭矩來確保焊接部分14的沉積強度。另外，可以實現(xiàn)一致的焊接，而不會受到形成于基體材料10的表面上防止氧化的Al-Si涂層的不利影響。

因此，當焊接螺母100包括利用插入部件120的預(yù)定部分進行的焊接時，焊接性能可以改善，該插入部件的預(yù)定部分布置在形成于基體材料10內(nèi)的螺母插入孔12中。例如，該焊接技術(shù)可以防止由基體材料10與焊接螺母100之間的硬度不一致性所導(dǎo)致的焊接性能的劣化。另外，形成在基體材料10的表面上的Al-Si涂層可以防止基體材料10的氧化。在將焊接螺母100焊接至高強度鋼的熱沖壓模塑制品期間，焊接質(zhì)量和沉積強度可以得到改善。因此，插入部件120可以吸收緊固扭矩，從而保持焊接部分14的接合強度。

此外，焊接螺母100與基體材料10之間的接觸區(qū)域可通過插入部件120來增加，該插入部件具有插入至螺母插入孔12中的預(yù)定部分。因此，由于在焊接相同體積期間可執(zhí)行低電流的焊接，所以可減少飛濺的產(chǎn)生。具體地，由于可防止螺絲攻的缺陷(該缺陷通過飛濺造成)導(dǎo)致的未執(zhí)行的螺栓連接的影響范圍，從而提高過程的質(zhì)量。

另外，由于焊接螺母100可以更穩(wěn)固地焊接至基體材料10，所以可以保證基體材料10與焊接螺母100之間的水密性(例如，密封)。此外，雖然示例性實施方式通過實例的方式描述了焊接螺母100通過焊接方式焊接至基體材料10的情況，但是本發(fā)明不局限于此。例如，在螺栓通過焊接安裝于基體材料10中的情況下，插入部件可以整體地形成于螺栓的接觸基體材料10的頭部部件中。換句話說，根據(jù)示例性實施方式的插入部件120可應(yīng)用到螺母和螺栓。

雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合目前認為是示例性實施方式的內(nèi)容進行了描述，但是應(yīng)當理解的是，本發(fā)明不局限于所公開的示例性實施方式。相反，它旨在覆蓋各種改型和等同布置，而不脫離所附權(quán)利要求書內(nèi)所公開的精神和范圍。