從專利申請角度淺析凸焊技術的發展及趨勢

摘 要：隨著產品質量的不斷提高，凸焊螺母、螺栓、特殊結構件已越來越廣泛地應用于汽車行業。本文簡要介紹了凸焊技術原理以及相關專利的分布、技術分支。凸焊專利主要集中在電極結構、緊固件結構以及針對焊接穩定性進行的改進，隨著產品的迭代，更多專利申請將會集中在專用工裝上的改進。

關鍵詞：凸焊；汽車；專利

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

1 前言

凸焊與點焊的差別在于，凸焊的工件上需要預制一定形狀和尺寸的凸點，焊接過程中電流通路面積的大小決定于凸點尺寸，而不是點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，從而可選擇強度更高而導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技術的專利技術進行統計與分析，簡要描述該類技術分支。

2 凸焊專利在全球的區域分布

在VEN數據庫中進行統計各國關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量成正相關。我國目前汽車工業正在蓬勃發展，申請量也緊隨其后。

目前國內凸焊相關申請量最多的是浙江吉利控股集團，其次是成都九鼎科技（集團）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。

3 凸焊技術分支

在良好的凸焊焊接循環條件下，凸焊接頭的形成過程仍是由預壓、通電加熱合冷卻結晶三個連續階段組成。其作為一種焊接方式，現有專利大多是對電極結構、緊固件結構以及針對焊接穩定性進行改進，以提高焊接質量和焊接效率。

汽車工業中對于螺帽的凸焊，產生的飛濺往往導致螺紋粘焊渣。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。

在汽車或其他工業中，用凸焊電阻焊將緊固件焊接到面板或帶孔的面板上應用非常廣泛。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入上述間隙影響上述結構質量。對此，通用汽車環球科技運作公司[3]在基底與面板接觸的下表面設置一個裝有熱膨脹密封劑的環形槽，其位于凸點和螺桿之間，在焊接過程中產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入上述間隙。其技術原理圖如圖2。

對于復雜不同規格零件的凸焊，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，導致換模時間過長、質量狀態不穩定、工裝成本高等問題。對此，成都九鼎科技（集團）有限公司設計一種工裝[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、可換定位架定位機構、楔形壓緊機構、上電極座和下電極座構成；可換汽車減震器支架定位架通過可換定位架定位機構和楔形壓緊機構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的殼體上，上電極座安裝在凸焊機的上電極板下，下電極座安裝在凸焊機的下電極板上。焊接接觸瞬間彈簧緩沖，平穩可靠，不會造成凸點塑性變形，避免上電極氣缸沖擊改變凸點大小，焊接強度穩定性好。

4 凸焊技術展望

由于凸焊技術的加熱時間段、熱量集中、應力與變形小，通過在焊后無需矯正，具有操作簡單，易于實現機械化和自動化、生產率高、無噪聲及有害氣體、勞動條件好等諸多有點，其廣泛用于汽車零部件和鋼筋焊接、箍筋網片加工上。對于電極結構、緊固件結構的改進目前已經基本滿足需求，隨著產品的迭代，更多的將會是專用工裝上的改進。

參考文獻：

[1]中國機械工程學會焊接學會編.焊接手冊[M].機械工業出版社，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]通用汽車環球科技運作公司.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）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，專利實質審查員，研究方向：焊接領域。