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用于对重叠 钢 工件进行 电阻 点焊的方法及设备

阅读：723发布：2020-07-14

专利汇可以提供用于对重叠钢工件进行电阻点焊的方法及设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于对包括重叠的第一钢工件以及第二钢工件的工件叠层进行电阻点焊的方法，其中钢工件中的至少一个包括先进高强度钢基板。工件叠层定位在一对相对的第一焊接电极与第二焊接电极之间。覆盖层具有如下设置中的至少一种：在预定焊接部位处设置在第一钢工件与第一焊接电极之间，或在预定焊接部位处设置在第二钢工件与第二焊接电极之间。工件叠层在焊接部位处夹紧在第一焊接电极与第二焊接电极之间，从而使得第一焊接电极和第二焊接电极的焊接面中的至少一个压靠在覆盖层上。通过在焊接部位处使电流在第一焊接电极与第二焊接电极之间流过，得以将第一钢工件和第二钢工件焊接在一起。，下面是用于对重叠钢工件进行电阻点焊的方法及设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于对重叠钢工件进行电阻点焊的方法，其中所述方法包括：
提供工件叠层，所述工件叠层包括在焊接部位处彼此重叠的第一钢工件以及第二钢工件，其中所述第一钢工件具有提供所述工件叠层的第一侧的外部外表面，且所述第二钢工件具有提供所述工件叠层的第二侧的外部外表面，其中所述第一钢工件以及所述第二钢工件中的至少一个包括先进高强度钢基板，所述先进高强度钢基板的极限拉伸强度大于
550MPa，且所述先进高强度钢基板的微结构在环境温度下包括大于5vol％的奥氏体、马氏体或贝氏体；
将所述工件叠层定位在一对相对的第一焊接电极与第二焊接电极之间，从而使得所述第一焊接电极的焊接面面向所述工件叠层的所述第一侧，且所述第二焊接电极的焊接面面向所述工件叠层的所述第二侧，其中覆盖层具有如下设置中的至少一种：在所述焊接部位处设置在所述第一钢工件与所述第一焊接电极之间，或在述焊接部位处设置在所述第二钢工件与所述第二焊接电极之间；
使所述工件叠层在所述焊接部位处夹紧在所述第一焊接电极与所述第二焊接电极之间，从而使得所述第一焊接电极和所述第二焊接电极的所述焊接面中的至少一个压靠在所述覆盖层上；以及
通过在所述焊接部位处使电流在所述第一焊接电极与所述第二焊接电极之间流过来将所述第一钢工件以及所述第二钢工件焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一钢工件和所述第二钢工件均包括先进高强度钢基板，其中所述先进高强度钢基板的极限拉伸强度大于550MPa，且所述先进高强度钢基板的微结构在环境温度下包括大于5vol％的奥氏体、马氏体或贝氏体，且其中所述工件叠层定位在所述相对的第一焊接电极与第二焊接电极之间，从而使得第一覆盖层在所述焊接部位处设置在所述第一钢工件与所述第一焊接电极之间，且第二覆盖层在所述焊接部位处设置在所述第二钢工件与所述第二焊接电极之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述先进高强度钢基板具有包括金属或金属合金的表面涂层，其中所述金属或金属合金与所述先进高强度钢基板相比具有相对较低的熔点。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述表面涂层包括锌或锌基合金。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述先进高强度钢基板在环境温度下包括3～
100vol％的奥氏体。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述先进高强度钢基板的极限拉伸强度大于
780MPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述先进高强度钢基板包括复相(CP)钢、铁素体-贝氏体(FB)钢、马氏体(MS)钢、热成形(HF)钢、冲压硬化(PHS)钢、淬火-配分(Q&P)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢或孪晶诱发塑性(TWIP)钢。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层包括极限拉伸强度小于所述先进高强度钢基板的所述极限拉伸强度的铁合金。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述覆盖层具有在环境温度下包括小于5vol％的奥氏体的微结构。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述工件叠层进一步包括设置在所述第一钢工件与所述第二钢工件之间的第三钢工件，其中所述第三钢工件具有两个相对的接合表面，其中所述第三钢工件的一个接合表面与所述第一钢工件的接合表面重叠并相接触，且所述第三钢工件的另一接合表面与所述第二钢工件的接合表面重叠并相接触，从而使得两个接合界面建立在所述工件叠层内。

说明书全文

用于对重叠钢 工件进行 电阻 点焊的方法及设备

技术领域

[0001] 本公开涉及电阻点焊，具体涉及钢工件的电阻点焊。

背景技术

[0002] 通过将预制金属工件结合在一起来组装机动车辆车身。通常通过将金属薄板冲压成特定车辆部件(例如，车顶、车门、发动机盖、行李箱盖、提升门、车身面板和/或横梁件)的形状来形成金属工件。金属工件通常由钢或铝制成，并通过电阻点焊来结合在一起。钢工件可通过将锌层施涂至其主要表面中的至少一个表面来获得耐腐蚀性能。锌层可通过电镀锌工艺、镀锌退火工艺或热浸镀锌工艺来进行施涂，在这些工艺中，钢工件浸入至熔融锌浴中。

[0003] 如可在钢对钢点焊情形中应用的，电阻点焊依靠阻止电流穿过重叠钢工件及其接合界面的电阻来产生热量。为了执行该焊接工艺，一对相对的点焊电极通常夹靠在工件叠层的相对侧上的对齐焊点上，该工件叠层通常包括被布置成折叠结构的两个或三个钢工件。电流随后穿过钢工件从一个焊接电极流向另一焊接电极。阻止该电流的流动的电阻在钢工件内部及其接合界面处产生热量。所产生的热量形成焊接熔池，该焊接熔池逐渐占据接合界面，并由此延伸穿过各层叠钢工件的全部或部分。在电流停止穿过工件叠层之后，焊接熔池固化成将相邻的钢工件熔融焊接在一起的焊接熔核。

[0004] 先进高强度钢集高机械强度以及高延展性(可成形性)于一体，是用于制造机动车辆车身的理想材料。然而，先进高强度钢在机动车辆车身的制造方面的有效用途受限于该材料的点焊性能，对该材料进行点焊具有较大难度。并非只有汽车行业才存在对先进高强度钢进行点焊的需求；事实上，这种需求已延伸到其他可利用点焊来作为结合工艺的行业，这些其他行业包括航空业、海运业、铁路工业以及建筑业等。发明内容

[0005] 本发明提供了一种用于对重叠钢工件进行电阻点焊的方法。本发明提供了一种包括在预定焊接部位处彼此重叠的第一钢工件以及第二钢工件的工件叠层。第一钢工件具有提供工件叠层的第一侧的外部外表面，且第二钢工件具有提供工件叠层的第二侧的外部外表面。工件叠层定位在一对相对的第一焊接电极与第二焊接电极之间，从而使得第一焊接电极的焊接面面向工件叠层的第一侧，而第二焊接电极的焊接面面向工件叠层的第二侧。第一钢工件和第二钢工件中的至少一个包括先进高强度钢基板。先进高强度钢基板的极限拉伸强度可大于550MPa，且其微结构可在环境温度下包括大于5vol％的奥氏体、马氏体或贝氏体。覆盖层具有如下设置中的至少一种：在焊接部位处设置在第一钢工件与第一焊接电极之间，或在焊接部位处设置在第二钢工件与第二焊接电极之间。工件叠层在焊接部位处夹紧在第一焊接电极与第二焊接电极之间，从而使得第一焊接电极和第二焊接电极的焊接面中的至少一个压靠在覆盖层上。通过在焊接部位处使电流在第一焊接电极与第二焊接电极之间流过，得以将第一钢工件和第二钢工件焊接在一起。

[0006] 在一种形式中，第一钢工件可包括先进高强度钢基板，该先进高强度钢基板的极限拉伸强度大于550MPa，且其微结构在环境温度下包括大于5vol％的奥氏体、马氏体或贝氏体。在该情况下，覆盖层可在焊接部位处设置在第一钢工件与第一焊接电极之间，且工件叠层可在焊接部位处夹紧在第一焊接电极与第二焊接电极之间，从而使得第一焊接电极的焊接面压靠在覆盖层上。

[0007] 在另一种形式中，第二钢工件可包括先进高强度钢基板，该先进高强度钢基板的极限拉伸强度大于550MPa，且其微结构在环境温度下包括大于5vol％的奥氏体、马氏体或贝氏体。在该情况下，覆盖层可在焊接部位处设置在第二钢工件与第二焊接电极之间，且工件叠层可在焊接部位处夹紧在第一焊接电极与第二焊接电极之间，从而使得第二焊接电极的焊接面压靠在覆盖层上。

[0008] 在又一种形式中，第一钢工件和第二钢工件均可包括先进高强度钢基板，该先进高强度钢基板的极限拉伸强度大于550MPa，且其微结构在环境温度下包括大于5vol％的奥氏体、马氏体或贝氏体。在该情况下，第一覆盖层可在焊接部位处设置在第一钢工件与第一焊接电极之间，且第二覆盖层可在焊接部位处设置在第二钢工件与第二焊接电极之间。此外，工件叠层可在焊接部位处夹紧在第一焊接电极与第二焊接电极之间，从而使得第一焊接电极的焊接面压靠在第一覆盖层上，且第二焊接电极的焊接面压靠在第二覆盖层上。

[0009] 先进高强度钢基板可具有包括金属或金属合金的表面涂层，该金属或金属合金与先进高强度钢基板相比具有相对较低的熔点。在一种形式中，表面涂层可包括锌或锌基合金。

[0010] 先进高强度钢基板可包括复相(CP)钢、铁素体-贝氏体(FB)钢、马氏体(MS)钢、热成形(HF)钢、冲压硬化(PHS)钢、淬火-配分(Q&P)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢或孪晶诱发塑性(TWIP)钢。在一种形式中，先进高强度钢基板可在环境温度下包括3～100vol％的奥氏体。在一种形式中，先进高强度钢基板的极限拉伸强度可大于780MPa。

[0011] 覆盖层可包括极限拉伸强度小于先进高强度钢基板的极限拉伸强度的铁合金。在一种形式中，覆盖层可具有在环境温度下包括小于5vol％的奥氏体的微结构。例如，覆盖层在环境温度下的微结构可由铁素体或铁素体与珠光体的组合组成。覆盖层的厚度可小于第一钢工件和第二钢工件的厚度。

[0012] 在一种形式中，通过将铁质材料层沉积在第一钢工件的外部外表面或第二钢工件的外部外表面中的至少一个上，覆盖层得以具有如下设置中的至少一种：在焊接部位处设置在第一钢工件与第一焊接电极之间，或在焊接部位处设置在第二钢工件与第二焊接电极之间。在另一种形式中，在工件叠层夹紧在第一焊接电极与第二焊接电极之间之前，覆盖层可具有如下设置中的至少一种：在焊接部位处插置在第一钢工件与第一焊接电极之间，或在焊接部位处插置在第二钢工件与第二焊接电极之间。在覆盖层设置为如下设置中的至少一种之后，即：在焊接部位处插置在第一钢工件与第一焊接电极之间，或在焊接部位处插置在第二钢工件与第二焊接电极之间，覆盖层的端部可从覆盖层的剩余部分切断。在一种形式中，覆盖层的端部可沿着穿孔接缝从覆盖层的剩余部分切断。

[0013] 接合界面建立在焊接部位处工件叠层内各对相邻的重叠钢工件之间。在一种形式中，工件叠层可由第一钢工件和第二钢工件组成，且单个接合界面可在焊接部位处建立在工件叠层内。在另一种形式中，工件叠层可包括设置在第一钢工件与第二钢工件之间的第三钢工件。在该情况下，第三钢工件可具有两个相对的接合表面，其中第三钢工件的接合表面中的一个与第一钢工件的接合表面重叠并相接触，且第三钢工件的另一接合表面与第二钢工件的接合表面重叠并相接触，从而使得两个接合界面建立在工件叠层内。附图说明

[0014] 图1是示出了准备用于对包括第一钢工件以及重叠的相邻第二钢工件的工件叠层进行点焊的包括一对相对的第一焊接电极和第二焊接电极的电阻点焊组件的侧视图，其中第一覆盖层设置在第一焊接电极与第一钢工件之间，且第二覆盖层设置在第二焊接电极与第二钢工件之间；

[0015] 图2是示出了图1的工件叠层的放大剖视图，其中工件叠层以及第一覆盖层和第二覆盖层夹紧在相对的第一焊接电极与第二焊接电极之间；

[0016] 图3是示出了包括分布在整个铁素体基体相(α-Fe)上的奥氏体相(γ-Fe)的相变诱发塑性(TRIP)钢的示例的微结构的示意图；

[0017] 图4是示出了包括重叠的第一钢工件、第二钢工件以及第三钢工件的工件叠层的示意图，其中第一覆盖层覆盖在工件叠层的第一侧上，且第二覆盖层覆盖在工件叠层的相对第二侧上；

[0018] 图5是示出了包括重叠的第一钢工件、第二钢工件、第三钢工件以及第四钢工件的工件叠层的示意图，其中第一覆盖层覆盖在工件叠层的第一侧上，且第二覆盖层覆盖在工件叠层的相对第二侧上；

[0019] 图6是示出了夹紧在一对相对的第一焊接电极与第二焊接电极之间以准备进行点焊的包括第一钢工件和重叠的相邻第二钢工件的工件叠层的剖视图，其中第一覆盖层设置在第一焊接电极与第一钢工件之间；

[0020] 图7是示出了夹紧在一对相对的第一焊接电极与第二焊接电极之间以准备进行点焊的包括第一钢工件和重叠的相邻第二钢工件的工件叠层的剖视图，其中第一覆盖层覆盖在第一钢工件的外部外表面上；

[0021] 图8是示出了准备用于对包括第一钢工件以及重叠的相邻第二钢工件的工件叠层进行点焊的包括一对相对的第一焊接电极和第二焊接电极的电阻点焊组件的侧视图，其中第一覆盖层插置在第一焊接电极与第一钢工件之间，且第二覆盖层设置在第二焊接电极与第二钢工件之间；以及

[0022] 图9是示出了包括可结合图8的电阻点焊组件进行使用的穿孔条带的覆盖层的示意图。

具体实施方式

[0023] 公开了各种用于对先进高强度钢(AHSS)工件进行电阻点焊的改进方法，在这些方法中，在AHSS工件焊接至工件叠层中的一个或多个重叠钢工件之前，覆盖层在预定焊接部位处设置在AHSS工件的表面与相邻的焊接电极的焊接面之间。覆盖层在焊接部位处使AHSS工件与焊接电极的焊接面物理分离，并在焊接过程期间降低在焊接部位处传递至AHSS工件的残余应力的量值，这可提高在工件叠层中的重叠钢工件之间形成的点焊接头的强度。例如，覆盖层可通过吸收并分散由焊接电极的焊接面施加在工件叠层上的力的至少一部分来降低在焊接部位处传递至AHSS工件的残余应力的量值。

[0024] 图1示出了可用于执行当前公开的电阻点焊方法的电阻点焊组件10。组件10包括焊接枪12、工件叠层14以及第一覆盖层16和第二覆盖层17，该第一和第二覆盖层设置在工件叠层14的相对侧上，位于焊接枪12与工件叠层14之间。

[0025] 焊接枪12包括可相对于彼此进行移动并被配置成在工件叠层14内的预定焊接部位24处形成焊接接头22的第一焊枪臂18以及第二焊枪臂20。具有第一焊接面28的第一焊接电极26由第一焊枪臂18携载，且具有第二焊接面32的第二焊接电极30由第二焊枪臂20携载。第一焊接电极26可通过第一电极保持器34固定至第一焊枪臂18，且第二焊接电极30可通过第二电极保持器36固定至第二焊枪臂20。第一焊接电极26和第二焊接电极30优选地由导电材料(例如，铜或铜合金)制成。

[0026] 工件叠层14包括层叠并定位在第一焊接电极26与第二焊接电极30之间以用于准备形成焊接接头22的第一钢工件38以及第二钢工件40。在该布置中，第一钢工件38包括接合表面42以及提供工件叠层14的第一侧45的外部外表面44，且第二钢工件40包括接合表面46以及提供工件叠层14的第二侧49的外部外表面48。第一钢工件38和第二钢工件40的接合表面42、46彼此重叠并相接触，以在焊接部位24处于工件叠层14内建立单个接合界面50。第一钢工件38和第二钢工件40的外部外表面44、48通常沿着相反的方向彼此远离。

[0027] 如图2所最佳地示出的，第一钢工件38包括在钢基板52的一侧或两侧(如图所示)上具有表面涂层54的钢基板52，且第二钢工件40包括在钢基板56的一侧或两侧(如图所示)上具有表面涂层58的钢基板56。在一种形式中，钢基板52、56中的一个或两个的两侧都可不具有涂层。如果存在有表面涂层54、58，则这些涂层可包括与涂层54、58形成在其上的相应钢基板52、56相比熔点相对较低的金属或金属合金。在一种形式中，表面涂层54、58可包括熔点低于420℃的锌或锌合金。在另一种形式中，表面涂层54、58可包括熔点约为660℃或更低的铝或铝合金。钢基板52、56可通过任何期望的方式进行加工以及成型。

[0028] 钢基板52、56中的至少一个包括先进高强度钢。如本文所使用的，术语“先进高强度钢”指的是一种铁合金，该铁合金的极限拉伸强度大于550MPa，且其微结构在环境温度(20℃)下所包含的如下相中的至少一个的体积百分比大于5：奥氏体(或残留奥氏体)、马氏体或贝氏体。在一种形式中，先进高强度钢的极限拉伸强度可大于780MPa。在一种形式中，先进高强度钢可在环境温度下包括量在3～100vol％之间，或更具体地，量在5～40vol％之间的奥氏体相。还可存在于先进高强度钢的微结构中的其他相包括铁素体、珠光体和/或渗碳体。先进高强度钢可包括一种或多种合金元素，例如，碳(C)、锰(Mn)、铬(Cr)、钼(Mo)、钒(V)、铌(Nb)、镍(Ni)、硅(Si)、磷(P)、铝(Al)、氮(N)、硼(B)及其组合。先进高强度钢的微结构及所得的机械性能可通过控制合金元素的类型和量以及钢在加工期间的冷却速率来获得。例如，可对先进高强度钢进行热成形处理(例如，热轧处理)，或可对其进行加热后成形处理(例如，连续退火冷轧或热浸涂敷处理)。

[0029] 可用于形成钢基板52、56中的至少一个的某些特定类型的先进高强度钢包括：复相(CP)钢、铁素体-贝氏体(FB)钢、马氏体(MS或MART)钢、热成形(HF)钢、冲压硬化(PHS)钢、淬火-配分(Q&P)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢以及孪晶诱发塑性(TWIP)钢。复相钢的极限拉伸强度可大于700MPa，断裂延伸率可在10～40％之间，且其在环境温度下的微结构可在铁素体/贝氏体基体中包括相对较少量的马氏体、奥氏体以及珠光体。例如，复相钢以及铁素体-贝氏体钢可在环境温度下包括5～30vol％的奥氏体。马氏体钢的极限拉伸强度可大于800MPa，断裂延伸率可在1～15％之间，且其在环境温度下的微结构包括含有少量的铁素体和/或贝氏体的马氏体基体。马氏体钢、热成形钢以及冲压硬化钢的断裂延伸率通常小于
10％，并通常在环境温度下具有完全马氏体化的微结构(例如，具有大于95vol％的马氏体)，但其还可包括0.5～10vol％的奥氏体。一般来说，TWIP钢的极限拉伸强度大于800MPa，断裂延伸率在50～70％之间，且其在环境温度下具有完全奥氏体化的微结构(例如，具有大于95vol％的奥氏体)。

[0030] 现参照图3，在一种形式中，钢基板52、56中的至少一个可包括相变诱发塑性(TRIP)钢，该TRIP钢的极限拉伸强度可大于600MPa，且其断裂延伸率在10～40％之间。在一种形式中，TRIP钢的极限拉伸强度可大于900MPa，且其断裂延伸率可大于20％。TRIP钢在环境温度下的微结构主要包括分布在整个铁素体基体相(α-Fe)502上的奥氏体相(γ-Fe)500。在环境温度下，奥氏体相500可占TRIP钢的10～50vol％，且铁素体相502可占TRIP钢的
50～90vol％。在一个具体示例中，TRIP钢可在室温下包括20～40vol％的奥氏体以及60～
80vol％的铁素体。其他贝氏体和/或马氏体相还可以相对较少的量存在于TRIP钢的微结构中。一种可用于形成钢基板52、56中的至少一个的特定TRIP钢可包括中锰(Mn)-TRIP钢，其可包括4～12wt％的锰(Mn)。

[0031] 据信，某些先进高强度钢之所以能够集高机械强度以及高延展性于一体，正是因为这些钢中存在有奥氏体相。在不旨在受限于理论的情况下，据信，在奥氏体钢的塑性变形期间，钢微结构中的奥氏体相逐步转变为张力增大的马氏体(应变诱发马氏体相变)，这使得钢具有优异的延展性(可成形性)。这种现象通常被称为相变诱发塑性效应。

[0032] 在另一种形式中，钢基板52、56中的至少一个可包括淬火-配分(Q&P)钢，该Q&P钢的极限拉伸强度可大于900MPa，且其断裂延伸率在10～30％之间的范围内。Q&P钢可在环境温度下具有包括铁素体相、马氏体相以及奥氏体相的微结构。在一种形式中，Q&P钢可在环境温度下包括30～50vol％的铁素体、40～60vol％的马氏体以及＞0vol％～20vol％的奥氏体。在又一种形式中，钢基板52、56中的至少一个可包括TRIP辅助贝氏体-铁素体钢(TBF)，该TBF钢的极限拉伸强度可大于800MPa，且其断裂延伸率在10～30％之间的范围内。TBF钢可在环境温度下具有包括铁素体相、贝氏体相、马氏体相和/或奥氏体相的微结构。在一种形式中，TBF钢可在环境温度下包括0～20vol％的铁素体、50～60vol％的贝氏体、0～
10vol％的马氏体以及10vol％～20vol％的奥氏体。在又一种形式中，钢基板52、56中的至少一个可包括δ-TRIP钢(δ-TRIP)，该δ-TRIP钢的极限拉伸强度可大于600MPa，且其断裂延伸率在20～40％之间的范围内。δ-TRIP钢可在环境温度下具有包括铁素体相、马氏体相、贝氏体相和/或奥氏体相的微结构。在一种形式中，δ-TRIP钢可在环境温度下包括10～
60vol％的铁素体、0～40vol％的马氏体、0～30vol％的贝氏体以及＞0～30vol％的奥氏体。

[0033] 鉴于钢基板52、56以及表面涂层54、58的厚度，第一钢工件38和第二钢工件40中的每一个在焊接部位24处的厚度可在0.3mm～6.0mm之间的范围内。在一种形式中，第一钢工件38和第二钢工件40中的每一个可至少在焊接部位24处具有在0.6mm～2.5mm的范围内，或更具体地，在0.5mm～2mm的范围内的厚度。在一种形式中，可对第一钢工件38和第二钢工件40中的一个或两个进行镀锌处理或镀锌退火处理，且表面涂层54、58可包括锌或锌合金。在该情况下，表面涂层54、58的厚度可在2～100μm之间的范围内，或更具体地，在20～100μm之间的范围内。

[0034] 第一覆盖层16和第二覆盖层17具有相应的内表面60、62以及外表面64、66，并在预定焊接部位24的位置处设置在工件叠层14的相对侧上。特别地，第一覆盖层16定位在第一焊接电极26与第一钢工件38之间，从而使得第一覆盖层16的内表面60面向第一钢工件38的外部外表面44，且第一覆盖层16的外表面64面向第一焊接电极26的第一焊接面28。此外，第二覆盖层17定位在第二焊接电极30与第二钢工件40之间，从而使得第二覆盖层17的内表面62面向第二钢工件40的外部外表面48，且第二覆盖层17的外表面66面向第二焊接电极30的第二焊接面32。

[0035] 与第一钢工件38和第二钢工件40相比，第一覆盖层16和第二覆盖层17可由相对较软的铁质材料制成。例如，第一覆盖层16和第二覆盖层17可包括极限拉伸强度小于第一钢工件38和第二钢工件40的极限拉伸强度的铁合金(钢)。在一种形式中，第一覆盖层16和第二覆盖层17可包括极限拉伸强度小于500MPa的铁合金(钢)。可用于形成第一钢工件38和第二钢工件40的某些特定类型的钢包括低碳钢(或软钢)、无间隙原子(IF)钢、烘烤硬化(BH)钢、碳锰(CM)钢以及高强度低合金(HSLA)钢。这些钢可在环境温度下具有单相铁素体微结构，或可具有铁素体与珠光体的组合。在一种形式中，第一覆盖层16和第二覆盖层17可包括具有微结构的钢，该微结构在环境温度下包括小于5vol％的奥氏体、马氏体和/或贝氏体，或更具体地，其在环境温度下包括小于2vol％的奥氏体、马氏体和/或贝氏体。

[0036] 例如，如由其内表面60、62以及外表面64、66所限定的，第一覆盖层16和第二覆盖层17的形状可有所不同，并可被设计成与第一钢工件338和第二钢工件340的形状和/或焊接电极26、30的焊接面28、32的形状相一致。例如，第一覆盖层16和第二覆盖层17可大体上呈矩形、圆形、环形或带有空心中心的圆环形，并可具有形状规则或不规则的外缘。此外，例如，第一覆盖层16和第二覆盖层17的内表面60、62以及外表面64、66可以是大体上平坦的，或表面60、62、64、66可为波形表面，并可被配置成与第一钢工件338和第二钢工件340的外表面44、48的轮廓和/或焊接电极26、30的焊接面28、32的轮廓相一致。

[0037] 第一覆盖层16和第二覆盖层17中的每一个在其相应的内表面60、62与外表面64、66之间测得的厚度可小于第一钢工件38或第二钢工件40的厚度。例如，第一覆盖层16和第二覆盖层17中的每一个在焊接部位24处的厚度可在0.01mm～1.5mm之间的范围内。在一种形式中，第一覆盖层16和第二覆盖层17中的每一个在焊接部位24处的厚度可在0.2mm～
0.7mm之间的范围内。第一钢工件38和第二钢工件40的外部外表面44、48上由第一覆盖层16和第二覆盖层17所覆盖的表面积足以横跨整个焊接面28、32，并可等于或小于第一钢工件
38和第二钢工件40的外部外表面44、48的表面积。例如，第一覆盖层16和第二覆盖层17的内表面60、62以及外表面64、66的表面积可大于或等于第一焊接面28和第二焊接面32的表面积。在一种形式中，第一覆盖层16和第二覆盖层17的内表面60、62以及外表面64、66中的任一个的表面积与第一焊接面28或第二焊接面32的表面积之间的比值可在2:1～10:1之间的范围内。

[0038] 在准备进行电阻点焊时，以及在电阻点焊期间，工件叠层14定位在第一焊接电极26与第二焊接电极30之间，从而使得焊接部位24定位在第一焊接电极26和第二焊接电极30的沿着轴向方向正面对齐的第一焊接面28与第二焊接面32之间。例如，在焊枪臂18、20为静止台座式焊接机的一部分的情形中，工件叠层14可放置至第一焊接电极26与第二焊接电极
30之间的位置处。或者，焊枪臂18、20可自动地移动以相对于焊接部位24定位电极26、30。覆盖层16、17可通过若干不同的机构插置在第一钢工件38与第一焊接电极26之间，以及插置在第二钢工件40与第二焊接电极30之间。在某些情况下，覆盖层16、17插置在钢工件38、40与焊接电极26、30之间的方式可取决于焊枪臂18、20、焊接枪12或电阻点焊组件10的设计以及结构。

[0039] 一旦工件叠层14被适当地定位，第一钢工件38和第二钢工件40以及第一覆盖层16和第二覆盖层17在焊接部位24处通过焊接枪12夹紧在一起，从而使得第一焊接电极26的第一焊接面28压靠在第一覆盖层16的外表面64上，且第二焊接电极30的第二焊接面32压靠在第二覆盖层17的外表面66上。夹紧力68直接施加至第一覆盖层16和第二覆盖层17的外表面64、66，并通过第一覆盖层16和第二覆盖层17间接施加至工件叠层14的相对的第一侧45和第二侧49(表面44、48)上。例如，夹紧力68可在1kN～10kN之间的范围内，或更确切地，其可在2kN～5kN之间的范围内。由沿着轴向方向正面对齐的第一焊接面28和第二焊接面32施加至第一覆盖层16和第二覆盖层17的夹紧力68可足以在第一覆盖层16和第二覆盖层17中形成相应的凹部70、72。在一种形式中，这些凹部70、72可以以在0.1mm～0.25mm的范围内的深度从第一覆盖层16和第二覆盖层17的外表面64、66延伸出。

[0040] 当第一钢工件38和第二钢工件40被夹紧在一起时，电流在第一焊接电极26和第二焊接电极30的沿着轴向方向正面对齐的第一焊接面28与第二焊接面32之间流过，并在焊接部位24处穿过工件叠层14。阻止电流流过第一钢工件38和第二钢工件40以及接合界面50的电阻在第一钢工件38与第二钢工件40之间的接合界面50处产生在第一钢工件38和第二钢工件40内形成焊接熔池(未示出)的热量。焊接熔池在焊接过程期间增长，并从其原来的接合表面42、46渗透至各钢工件38、40中。在某些情况下，焊接熔池还可从第一钢工件38和第二钢工件40的外部外表面44、48渗透至第一覆盖层16和/或第二覆盖层17中。与钢基板52、56的熔点以及沸点相比，表面涂层54、58的熔点以及沸点可相对较低。因此，在焊接过程期间，这些表面涂层可在焊接部位24的附近发生熔化和/或蒸发。一旦停止通入电流，迅速对焊接熔池进行淬火，并使其固化，其中焊接熔池中所含有的热量散逸入周围的钢中，并散逸入第一焊接电极26以及第二焊接电极30中。固态焊接接头22在焊接熔池完全固化之后形成，该焊接接头使钢工件38、40在焊接部位24处熔融在一起。在焊接熔池于焊接过程期间渗透入第一覆盖层16和第二覆盖层17以及第一钢工件38和第二钢工件40中的实施例中，所形成的焊接接头22将使第一覆盖层16和第二覆盖层17与第一钢工件38和第二钢工件40在焊接部位24处熔融在一起。

[0041] 与在覆盖层16、17被省去的情况下可通过其他方式形成的焊接接头的强度相比，第一覆盖层16和第二覆盖层17可提高在电阻点焊过程期间形成在第一钢工件38与第二钢工件40(以及可选地，第一覆盖层16与第二覆盖层17)之间的焊接接头22的强度(拉伸剪切强度以及横向张力强度)。在钢工件的常规电阻点焊期间(这些钢工件不涉及当前公开的覆盖层16、17的使用)，工件叠层中的钢工件的外部外表面被放置成直接与焊接电极26、30的焊接面28、32相接触，并由此经受相对较高的温度以及压力。已发现，如果钢工件直接暴露于上述高温以及高压中，则可能会在该钢工件内的预定焊接部位的位置处以及围绕着该焊接部位的区域(其被称为热影响区(HAZ))中产生残余应力。如此，钢工件内的焊接部位的位置处的残余应力可导致形成局部弱化或裂痕引发部位，这些部位可增长并最终导致所形成的焊接接头发生破裂。此外，在不旨在受限于理论的情况下，据信，当工件叠层中的钢工件中的一个包括奥氏体钢时，施加至奥氏体钢工件的外部外表面的夹紧力68可致使工件中相对柔软的奥氏体相转变为相对较硬且较脆的马氏体相。该应变诱发马氏体相变还可导致所述钢在焊接部位处发生热膨胀，并由此可在焊接部位的位置处将额外量的残余应力传递至所述钢，这可导致所形成的焊接接头与钢工件的剩余部分的焊接接头相比相对较脆。因此，当对焊接接头进行标准的横向张力测试以及拉伸剪切力测试时，平面(其平行于由建立在工件之间的接合界面所限定的平面)中的整个焊接接头可在相对较低的负载下发生破裂(也被称为界面失效)。

[0042] 当工件叠层中的钢工件中的一个或多个包括具有由锌、锌合金或另一熔点相对较低的金属材料组成的表面涂层的钢基板时，焊接部位的位置处还可发生一种被称为液体金属脆化(LME)的现象。在不旨在受限于理论的情况下，据信，在具有涂层的钢工件的电阻点焊期间，熔点相对较低的表面涂层可发生熔化，并以液态形式沿着钢微结构内的晶粒边界移动进入钢基板的微结构中，这可导致晶粒边界发生剥离，并在某些情况下造成不期望的表面裂缝。已发现，若钢工件内存在有奥氏体相，则该钢工件会更易于发生液体金属脆化，这为先进高强度钢的电阻点焊带来了额外的困难。

[0043] 在不旨在受限于理论的情况下，据信，通过在第一钢工件38与第一焊接电极26之间设置第一覆盖层16以及在第二钢工件40与第二焊接电极30之间设置第二覆盖层17来实现的物理分离可提高所形成的焊接接头22的强度。特别地，据信，第一覆盖层16和第二覆盖层17可吸收由焊接电极26、30施加至工件叠层14上的夹紧力68的至少一部分，并可将夹紧力68分布在第一钢工件38和第二钢工件40的外部外表面44、48上的更宽区域上。如此，这可降低在第一钢工件38和第二钢工件40内的焊接部位24的位置处经受的残余应力的量。此外，已发现，通过降低焊接部位24的位置处的残余应力的量，可防止在焊接部位24处发生应变诱发马氏体相变以及液体金属脆化，这可提高所形成的焊接接头22的横向张力强度以及拉伸剪切强度。此外，由于覆盖层16、17不包括先进高强度钢，因此覆盖层16、17不易出现上述相同的问题。

[0044] 如图1和2所示的工件叠层14包括一对相邻的重叠钢工件38、40，所述对钢工件在焊接部位24处沿着其接合表面42、46彼此直接接触。然而，在其他实施例中，例如，工件38、40可在焊接部位24处通过焊缝贯穿粘合剂层或密封剂层(未示出)来彼此间隔开。在一种形式中，工件叠层14可包括设置在第一钢工件38与第二钢工件40之间的一个或多个额外金属工件。额外金属工件可包括或可不包括先进高强度钢基板，并可具有或可不具有涂层。

[0045] 图4示出了可在预定焊接部位24’处通过当前公开的电阻点焊方法结合在一起的工件叠层14’的另一实施例。工件叠层14’包括层叠以准备进行电阻点焊的第一钢工件38’、第二钢工件40’以及第三钢工件74。在该重叠布置中，第一钢工件38’包括接合表面42’以及提供工件叠层14’的第一侧的外部外表面44’，且第二钢工件40’包括接合表面46’以及提供工件叠层14’的第二侧的外部外表面48’。第一钢工件38’和第二钢工件40’的外部外表面44’、48’通常沿着相反的方向彼此远离。第三钢工件74定位在第一钢工件38’与第二钢工件
40’之间，并包括与第一钢工件38’和第二钢工件40’的接合表面42’、46’重叠并分别相接触以在焊接部位24’处于工件叠层14’内建立第一接合界面80和第二接合界面82的第一接合表面76以及第二接合表面78。第一覆盖层16’在第一钢工件38’的外部外表面44’上定位成邻近工件叠层14’的第一侧，且第二覆盖层17’在第二钢工件40’的外部外表面48’上定位成邻近工件叠层14’的第二侧。第一钢工件38’、第二钢工件40’以及第三钢工件74可在焊接部位24’处通过将工件38’、40’、74以及第一覆盖层16’和第二覆盖层17’夹紧在一对沿着轴向方向正面对齐的焊接电极(未示出)之间来结合在一起。之后，电流可在焊接电极之间流过，并可在焊接部位24’处穿过工件叠层14’以在工件38’、40’、74内形成焊接熔池(未示出)，该焊接熔池渗透入各钢工件38’、40’、74中，并与工件叠层14’中的各接合界面80、82相交。在某些情况下，焊接熔池还可从第一钢工件38’和第二钢工件40’的外部外表面44’、48’渗透至第一覆盖层16’和/或第二覆盖层17’中。一旦停止通入电流，迅速对焊接熔池进行淬火，并使其固化。固态焊接熔核或接头在焊接熔池完全固化之后形成，该焊接熔核或接头使钢工件38’、40’、74在焊接部位24’处熔融在一起。在焊接熔池渗透入第一覆盖层16’和第二覆盖层17’以及钢工件38’、40’、74中的实施例中，所形成的焊接接头还将使第一覆盖层16’和第二覆盖层17’与第一钢工件38’、第二钢工件40’和第三钢工件74在焊接部位24’处熔融在一起。

[0046] 图5示出了可通过当前公开的电阻点焊方法合适地焊接在一起的工件叠层14”的另一实施例。工件叠层14”包括层叠以准备进行电阻点焊的第一钢工件38”、第二钢工件40”、第三钢工件84以及第四钢工件86。在该重叠布置中，第一钢工件38”包括接合表面42”以及提供工件叠层14”的第一侧的外部外表面44”，且第二钢工件40”包括接合表面46”以及提供工件叠层14”的第二侧的外部外表面48”。第三钢工件84和第四钢工件86定位在第一钢工件38”与第二钢工件40”之间，从而使得第一接合界面88、第二接合界面90以及第三接合界面92在预定焊接部位24”处建立在工件叠层14”内。第一覆盖层16”在第一钢工件38”的外部外表面44”上定位成邻近工件叠层14”的第一侧，且第二覆盖层17”在第二钢工件40”的外部外表面48”上定位成邻近工件叠层14”的第二侧。第一钢工件38”、第二钢工件40”、第三钢工件84以及第四钢工件86可在焊接部位24”处通过将工件38”、40”、84、86以及第一覆盖层
16”和第二覆盖层17”夹紧在一对沿着轴向方向正面对齐的焊接电极(未示出)之间来结合在一起。之后，电流可在焊接电极之间流过，并可在焊接部位24”处穿过工件叠层14”以在工件38”、40”、84、86内形成焊接熔池(未示出)，该焊接熔池渗透入各钢工件38”、40”、84、86中，并与工件叠层14”中的各接合界面88、90、92相交。在某些情况下，焊接熔池还可从第一钢工件38”和第二钢工件40”的外部外表面44”、48”渗透至第一覆盖层16”和/或第二覆盖层
17”中。在该情况下，所形成的焊接接头将使第一覆盖层16”和第二覆盖层17”与第一钢工件
38”、第二钢工件40”、第三钢工件84和第四钢工件86在焊接部位24”处熔融在一起。

[0047] 在图1、2、4和5所示的实施例中，第一钢工件38和第二钢工件40中的一个或两个可包括先进高强度钢基板。如此，第一覆盖层16和第二覆盖层17可在焊接之前设置在工件叠层14的第一侧和第二侧上，以在电阻点焊过程期间降低传递至第一钢工件38和第二钢工件40的残余应力的量。然而，在第一钢工件38或第二钢工件40中的一个不包括先进高强度钢基板的实施例中，工件叠层14的相对侧无需同时包括第一覆盖层以及第二覆盖层。例如，在第一钢工件38包括先进高强度钢基板而第二钢工件40不包括先进高强度钢基板的实施例中，第一覆盖层16可设置在第一先进高强度钢工件38的外部外表面44上，并可省去第二覆盖层17。

[0048] 现参照图6，根据本公开的一个或多个实施例，工件叠层114可包括层叠并定位在第一焊接电极126与第二焊接电极130之间以准备进行电阻点焊的第一钢工件138以及第二钢工件140。与图1、2、4和5所示的实施例相同，第一钢工件138包括接合表面142以及提供工件叠层114的第一侧的外部外表面144，且第二钢工件140包括接合表面146以及提供工件叠层114的第二侧的外部外表面148。第一钢工件138和第二钢工件140的接合表面142、146彼此重叠并相接触，以在预定焊接部位124处建立接合界面150。此外，第一钢工件138包括在钢基板152的一侧或两侧(如图所示)上具有表面涂层154的钢基板152，且第二钢工件140包括在钢基板156的一侧或两侧(如图所示)上具有表面涂层158的钢基板156。第一钢工件138的钢基板152包括先进高强度钢，但第二钢工件140的钢基板156不包括先进高强度钢。如此，覆盖层116设置在工件叠层114的第一侧上，位于第一焊接电极126与第一钢工件138之间，但额外覆盖层并不设置在工件叠层114的第二侧上。在该布置中，覆盖层116定位在第一焊接电极126与第一钢工件138之间，从而使得覆盖层116的内表面160面向第一钢工件138的外部外表面144，且覆盖层116的外表面164面向第一焊接电极126的第一焊接面128。

[0049] 在准备对工件叠层114进行电阻点焊时，以及在该电阻点焊操作期间，第一钢工件138与第二钢工件140在焊接部位124处夹紧在一起，且夹紧力(未示出)施加至工件叠层114的相对的第一侧和第二侧上。特别地，第一钢工件138与第二钢工件140在焊接部位124处通过如下方式夹紧在一起：使第一焊接电极126的第一焊接面128压靠在覆盖层116的外表面
164上，并使第二焊接电极130的第二焊接面132压靠在第二钢工件140的外部外表面148上。
由第一焊接面128和第二焊接面132所施加的夹紧力可足以在覆盖层116以及第二钢工件
140的外部外表面148中形成相应的凹部170、172。第一钢工件138与第二钢工件140可通过如下方式结合在一起：使电流在第一焊接电极126和第二焊接电极130的轴向对齐的焊接面
128、132之间流过，并使其在焊接部位124处穿过工件叠层114，以在第一钢工件138与第二钢工件140之间的接合界面150处于第一钢工件138和第二钢工件140内形成焊接熔池(未示出)。在某些情况下，焊接熔池还可从第一钢工件138的外部外表面144渗透至覆盖层116中。
固态焊接接头将在焊接熔池完全固化之后形成，该焊接接头使钢工件138、140在焊接部位
124处熔融在一起。在焊接熔池于焊接过程期间渗透入覆盖层116以及第一钢工件138和第二钢工件140中的实施例中，所形成的焊接接头将使覆盖层116与第一钢工件138和第二钢工件140在焊接部位124处熔融在一起。

[0050] 现参照图7，根据本公开的一个或多个实施例，工件叠层214可包括在预定焊接部位224处层叠并定位在第一焊接电极226与第二焊接电极230之间以准备进行电阻点焊的第一钢工件238以及第二钢工件240。在该实施例中，第一钢工件238包括以覆盖材料层的形式存在的覆盖层294，该覆盖层在工件叠层214定位在第一焊接电极226与第二焊接电极230之间之前形成在第一钢工件238的外部外表面244上。覆盖层294在焊接部位24处的厚度可在20～100μm之间的范围内。在一种形式中，第一钢工件238可包括由先进高强度钢制成并在钢基板252的一侧或两侧(如图所示)上具有表面涂层254的钢基板252。在另一种形式中，覆盖层294可直接形成在先进高强度钢基板252上，位于基板252的一侧或两侧上，且可省去表面涂层254(未示出)。第二钢工件240还可包括在钢基板256的一侧或两侧(如图所示)上具有表面涂层258的钢基板256。在一种形式中，钢基板256也可由先进高强度钢制成，且第二钢工件240也可包括以覆盖材料层的形式存在的覆盖层(未示出)，该覆盖层形成在第二钢工件240的外部外表面248上。在另一种形式中，以覆盖材料层的形式存在的覆盖层可直接形成在钢基板256上，位于基板256的一侧或两侧上，且可省去表面涂层258(未示出)。

[0051] 覆盖层294可形成在第一钢工件238的外部外表面244上，并可在工件叠层214的组装之前通过任何合适的方法与该外部外表面结合在一起。例如，覆盖层294可通过在覆盖层294与第一钢工件238的外部外表面244之间形成化学和/或机械接合的方法沉积或以其他方式施涂至第一钢工件238的外部外表面244上。可用于将覆盖层294形成在第一钢工件238的外部外表面244上的某些示例性方法可包括包覆(例如，热辊压接合、冷辊压接合、爆炸接合、离心浇铸、钎焊、堆焊、粘合剂粘接、挤出以及热等静压等)或热喷涂。在该情况下，覆盖层294可至少在焊接部位224处具有在0.02mm～0.1mm的范围内的厚度。

[0052] 在准备对工件叠层214进行电阻点焊时，以及在该电阻点焊操作期间，第一钢工件238与第二钢工件240在焊接部位224处夹紧在一起，且夹紧力(未示出)施加至工件叠层214的相对的第一侧和第二侧上。特别地，第一钢工件238与第二钢工件240在焊接部位224处通过如下方式夹紧在一起：使第一焊接电极226的第一焊接面228压靠在覆盖层294的外表面
264上，并使第二焊接电极230的第二焊接面232压靠在第二钢工件240的外部外表面248上。
之后，第一钢工件238与第二钢工件240可通过如下方式结合在一起：使电流在第一焊接电极226和第二焊接电极230的轴向对齐的焊接面228、232之间流过，并使其在焊接部位224处穿过工件叠层214，以在第一钢工件238与第二钢工件240之间的接合界面250处于第一钢工件238和第二钢工件240内形成焊接熔池(未示出)。在某些情况下，焊接熔池还可从第一钢工件238的外部外表面244渗透至覆盖层294中。

[0053] 现参照图8，根据本公开的一个或多个实施例，包括第一钢工件338和第二钢工件340的工件叠层314可定位在由第一焊枪臂318携载的第一焊接电极326与由第二焊枪臂320携载的第二焊接电极330之间以准备用于在预定焊接部位324处形成焊接接头。在第一钢工件338和第二钢工件340夹紧在第一焊接电极326与第二焊接电极330之间之前，以连续或非连续条带的形式存在的第一覆盖层396在焊接部位324处插置在第一钢工件338的外部外表面344与第一焊接电极326的焊接面328之间，且以连续或非连续条带的形式存在的第二覆盖层398在该焊接部位处插置在第二钢工件340的外部外表面348与第二焊接电极330的焊接面332之间。如图8所示，在覆盖层396、398插置在工件338、340与焊接电极326、330之间之后，覆盖层396、398的端部400、402可在焊接部位324附近切断并扔掉，从而使得覆盖层396、
398的剩余部分404、406具有期望长度以及宽度，并在焊接部位324处横跨整个焊接面328、
332。为了促进切断操作，切削构件408、410可由焊枪臂318、320携载，并可从第一位置移动至第二位置，以在焊接之前或之后将覆盖层396、398的端部400、402从剩余部分404、406切削或剪切出来。在覆盖层396、398以连续条带的形式存在的实施例中，连续条带的分离端部可插置在工件338、340与焊接电极326、330之间，并可在焊接(未示出)之前或之后从连续条带的剩余部分切削出来。根据钢工件338、340的组成以及微结构，在某些实施例中，以连续或非连续条带的形式存在的覆盖层可插置在第一钢工件338与第一焊接电极326之间，但不可插置在第二工件340与第二焊接电极330之间，反之亦然。

[0054] 如图9所示，覆盖层396、398中的一个或两个可包括穿孔条带，该穿孔条带包括多个间隔开的穿孔接缝412，这些穿孔接缝可允许预定长度414的覆盖层396、398插置在工件338、340与焊接电极326、330之间，并允许其在焊接之前或之后通过，例如，切削构件408、
410切削成特定形状。

[0055] 上述关于优选示例性实施例的描述本质上仅仅是描述性的；其并不旨在限制所附权利要求书的范围。除非在说明书中以其他方式具体、明白地指出，否则所附权利要求书中使用的各术语应赋予其通常的习惯含义。

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