ES2908597T3

ES2908597T3 - Soldadura por puntos por resistencia mejorada utilizando aleaciones de aluminio revestido

Info

Publication number: ES2908597T3
Application number: ES17794533T
Authority: ES
Inventors: xiao Chai; Julio Malpica; Hany Ahmed; Cyrille Bezencon; Corrado Bassi; Jörg Simon
Original assignee: Novelis Inc Canada; Novelis Inc
Current assignee: Novelis Inc Canada; Novelis Inc
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: EP3528991A1; KR102165115B1; US20180111217A1; CA3041124A1; EP3528991B1; CN109862986B; BR112019007317A2; CN109862986A; KR20190072578A; AU2017345727B2; AU2017345727A1; CA3041124C; WO2018075904A1; JP2019534791A; JP7074751B2; MX2019004228A

Abstract

Un procedimiento de soldadura por puntos por resistencia que comprende: colocar una primera lámina metálica (102) y una segunda lámina metálica (104) entre dos electrodos (110), donde al menos una parte de la primera lámina metálica se superpone a una parte de la segunda lámina metálica entre los dos electrodos (110), donde la primera lámina (102) y la segunda lámina (104) comprenden una aleación de aluminio, sujetar entre sí los dos electrodos (110) de modo que los electrodos (110) hagan contacto con las superficies opuestas de la primera lámina metálica (102) y la segunda lámina metálica (104); y aplicar una corriente a la primera lámina metálica (102) y la segunda lámina metálica (104) a través de los dos electrodos (110) para formar una soldadura que tenga un tamaño de soldadura mínimo para unir la primera lámina metálica con la segunda lámina metálica, y donde la corriente está dentro de una envolvente de soldadura, donde la envolvente de soldadura incluye una corriente mínima suficiente para formar el tamaño de soldadura mínimo y una corriente máxima en la que se produce expulsión de metal y/o agrietamiento superficial, caracterizado porque la primera lámina metálica (102) es una aleación por fusión que comprende un núcleo de una primera aleación de aluminio y al menos una capa exterior de una segunda aleación de aluminio que es diferente de la primera aleación de aluminio, y donde la segunda lámina metálica (104) comprende una lámina de aluminio monolítica.

Description

DESCRIPCIÓN

Soldadura por puntos por resistencia mejorada utilizando aleaciones de aluminio revestido

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta solicitud se refiere a la soldadura por puntos por resistencia, y más particularmente a la soldadura por puntos por resistencia de láminas metálicas de aleación múltiple.

ANTECEDENTES

La fabricación metálica puede implicar la soldadura entre sí de láminas metálicas o láminas de aleación metálica para formar diversas partes o componentes de un producto final. Se pueden utilizar diversas técnicas o procedimientos, incluyendo, por ejemplo, soldadura por puntos por resistencia ("RSW"), para soldar las láminas metálicas. La RSW puede implicar colocar láminas metálicas entre múltiples electrodos y utilizar los electrodos para aplicar una fuerza de sujeción y una corriente eléctrica a las láminas metálicas. El calor producido por una resistencia de las láminas metálicas a la corriente eléctrica, junto con la fuerza de sujeción de los electrodos, se puede utilizar para unir las láminas metálicas en capas intermetálicas, que se conocen comúnmente como pepitas de soldadura.

El documento WO2013/096669A2 describe un aparato y procedimientos para unir materiales diferentes y, en particular, soldadura por puntos por resistencia de al menos una primera lámina que comprende una aleación de aluminio y al menos una segunda lámina que comprende un material que no es aluminio, por ejemplo, Ti, Mg, acero o Cu.

El documento US2008/0102308A1 describe un procedimiento para unir un miembro de hierro y un miembro de aluminio. El documento US2015/0053655A1 describe la soldadura directa en múltiples etapas de una pieza de trabajo a base de aluminio a una pieza de trabajo de acero.

El documento JPH04160130A describe el preámbulo de la reivindicación 1 y 5, respectivamente, y se refiere a un procedimiento de soldadura por puntos por resistencia de placas revestidas de aleación de aluminio que comprenden un material de núcleo y un material de envoltura.

El documento JPH0810964A se refiere a un procedimiento de soldadura por puntos por resistencia para láminas estructurales de aluminio, donde las láminas iniciales comprenden una placa de aleación de núcleo de aluminio que está intercalada entre dos capas revestidas de aluminio puro.

RESUMEN

La presente invención se refiere a un procedimiento de soldadura por puntos por resistencia que comprende: colocar una primera lámina metálica (102) y una segunda lámina metálica (104) entre dos electrodos (110), donde al menos una parte de la primera lámina metálica se superpone a una parte de la segunda lámina metálica entre los dos electrodos (110), donde la primera lámina (102) y la segunda lámina (104) comprenden una aleación de aluminio,

sujetar entre sí los dos electrodos (110) de modo que los electrodos (110) hagan contacto con las superficies opuestas de la primera lámina metálica (102) y la segunda lámina metálica (104); y

aplicar una corriente a la primera lámina metálica (102) y la segunda lámina metálica (104) a través de los dos electrodos (110) para formar una soldadura que tenga un tamaño de soldadura mínimo para unir la primera lámina metálica con la segunda lámina metálica, y donde la corriente está dentro de una envolvente de soldadura, donde la envolvente de soldadura incluye una corriente mínima suficiente para formar el tamaño de soldadura mínimo y una corriente máxima en la que se produce expulsión de metal y/o agrietamiento superficial,

donde la primera lámina metálica (102) es una aleación por fusión que comprende un núcleo de una primera aleación de aluminio y al menos una capa exterior de una segunda aleación de aluminio que es diferente de la primera aleación de aluminio, y

donde la segunda lámina metálica (104) comprende una lámina de aluminio monolítica.

En algunos ejemplos, un procedimiento de soldadura por puntos por resistencia comprende colocar una primera lámina metálica y una segunda lámina metálica entre dos electrodos. En algunos aspectos, al menos una parte de la primera lámina metálica se superpone a una parte de la segunda lámina metálica entre los dos electrodos. En diversos ejemplos, al menos una de la primera lámina metálica y la segunda lámina metálica es una aleación por fusión que comprende un núcleo y al menos una capa exterior. El núcleo comprende una primera aleación de aluminio y la al menos una capa exterior comprende una segunda aleación de aluminio que es diferente de la primera aleación de aluminio. En otros aspectos, el procedimiento también comprende colocar los dos electrodos en superficies opuestas de la primera lámina metálica y la segunda lámina metálica.

En algunos ejemplos, el procedimiento comprende aplicar al menos una corriente mínima a la primera lámina metálica y la segunda lámina metálica a través de los dos electrodos para formar una soldadura que tenga un tamaño de soldadura mínimo para unir la primera lámina metálica con la segunda lámina metálica. En diversos ejemplos, la corriente mínima es una corriente suficiente para fundir la primera aleación de aluminio y la segunda aleación de aluminio.

En otros ejemplos, el procedimiento comprende aplicar una corriente a la primera lámina metálica y la segunda lámina metálica a través de los dos electrodos para formar una soldadura que tenga un tamaño de soldadura mínimo para unir la primera lámina metálica con la segunda lámina metálica. En estos ejemplos, la corriente está dentro de una envolvente de soldadura, y la envolvente de soldadura incluye una corriente mínima suficiente para formar el tamaño de soldadura mínimo y una corriente máxima en la que se produce expulsión de metal y/o agrietamiento superficial.

Según la presente invención, se describe una estructura soldada que comprende una primera lámina metálica y una segunda lámina metálica y una soldadura por puntos por resistencia formada por el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde tanto la primera lámina metálica como la segunda lámina metálica comprenden una aleación de aluminio, donde la primera lámina metálica es una aleación por fusión que comprende un núcleo de una primera aleación de aluminio y al menos una capa exterior de una segunda aleación de aluminio que es diferente de la primera aleación de aluminio y donde la segunda lámina metálica comprende una lámina de aluminio monolítica.

Diversas implementaciones descritas en la presente descripción pueden incluir sistemas, procedimientos, características y ventajas adicionales, que no necesariamente se pueden describir de manera explícita en esta invención pero que serán evidentes para un experto en la materia tras el examen de la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos. Se pretende que todos esos sistemas, procedimientos, características y ventajas sean incluidos dentro de la presente descripción como se define por las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las características y componentes de las siguientes figuras se ilustran para enfatizar los principios generales de la presente descripción. Las características y componentes correspondientes en todas las figuras se pueden designar haciendo coincidir los caracteres de referencia en aras de la coherencia y la claridad.

La FIG. 1 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un sistema RSW.

La FIG. 1B es un diagrama de ilustración de etapas de un procedimiento RSW.

La FIG. 1C son imágenes de microscopio electrónico de barrido (SEM) tomadas de un corte de metal de una muestra de una soldadura de aleación por fusión en las diferentes etapas del procedimiento RSW como se ilustra en la FIG. 1B.

La FIG. 2A es un gráfico que ilustra una envolvente de soldadura de una soldadura monolítica.

La FIG. 2B es un gráfico que ilustra una envolvente de soldadura de una soldadura de aleación por fusión.

La FIG. 3A es un gráfico que ilustra una curva de crecimiento de soldadura de una soldadura monolítica.

La FIG. 3B es un gráfico que ilustra una curva de crecimiento de soldadura de una soldadura de aleación por fusión.

La FIG. 3C es un gráfico que ilustra una curva de crecimiento de soldadura de una soldadura monolítica/por fusión según un ejemplo de la presente descripción.

La FIG. 4A es una imagen SEM tomada de un corte de metal de una muestra de una soldadura de aleación por fusión.

La FIG. 4B es una imagen SEM tomada de un corte de metal de una muestra de una soldadura monolítica. La FIG. 4C es una imagen SEM ampliada tomada del recuadro A en la FIG. 4A.

La FIG. 5A es un gráfico que ilustra un ensayo de tracción de una soldadura monolítica.

La FIG. 5B es un gráfico que ilustra un ensayo de tracción de una soldadura de aleación por fusión.

La FIG. 6 es un gráfico que ilustra el crecimiento de soldadura de una soldadura monolítica y el crecimiento de soldadura de una soldadura de aleación por fusión.

La FIG. 7 es un gráfico que representa la microdureza de soldaduras monolíticas y soldaduras de aleación por fusión.

La FIG. 8 es un gráfico que ilustra la resistencia de soldadura de soldaduras monolíticas y soldaduras de aleación por fusión.

La FIG. 9 incluye imágenes SEM que ilustran el crecimiento de soldadura de una soldadura monolítica y el crecimiento de soldadura de una soldadura de aleación por fusión.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La FIG. 1A ilustra un sistema de ejemplo 100 para soldadura por puntos por resistencia (RSW) mejorada de una primera lámina metálica 102 a una segunda lámina metálica 104. Según la invención, la primera lámina metálica 102 es una lámina de aleación revestida de aluminio que comprende un núcleo 106 y al menos una capa exterior 108 que tiene una composición diferente de la composición del núcleo (es decir, una "aleación por fusión"). La aleación por fusión se puede formar a través de colada Fusion™, revestimiento por laminado o cualquier otro procedimiento adecuado. En diversos ejemplos, el núcleo 106 puede ser una aleación de aluminio de la serie 1xxx, una aleación de aluminio de la serie 2xxx, una aleación de aluminio de la serie 3xxx, una aleación de aluminio de la serie 4xxx, una aleación de aluminio de la serie 5xxx, una aleación de aluminio de la serie 6xxx, una aleación de aluminio de la serie 7xxx, una aleación de aluminio de la serie 8xxx o aleaciones de la familia de soldadura fuerte con elevados niveles de zinc. En unos pocos ejemplos no limitativos, el núcleo 106 puede ser una aleación de aluminio 6014, una aleación de aluminio 6016, una aleación de aluminio 6111, una aleación de aluminio 6451 u otros diversos tipos de aleaciones de aluminio.

La una o más capas exteriores 108 es una aleación de aluminio que tiene una composición que es diferente de la aleación de aluminio del núcleo 106. En algunos ejemplos, la capa exterior 108 se selecciona del grupo que comprende una aleación de aluminio de la serie 1xxx, una aleación de aluminio de la serie 2xxx, una aleación de aluminio de la serie 3xxx, una aleación de aluminio de la serie 4xxx, una aleación de aluminio de la serie 5xxx, una aleación de aluminio de la serie 6xxx, una aleación de aluminio de la serie 7xxx, una aleación de aluminio de la serie 8xxx o aleaciones de la familia de soldadura fuerte con elevados niveles de zinc. Las aleaciones de la familia de soldadura fuerte significan que los materiales de relleno podrían utilizarse para la soldadura fuerte de aleaciones de aluminio, tales como materiales de soldadura fuerte a base de zinc, que contienen aproximadamente el 80 % de zinc y el resto de aluminio. Se pueden utilizar otras diversas aleaciones de soldadura fuerte. En un ejemplo no limitativo, la al menos una capa exterior 108 es una aleación de aluminio 4045. En otro ejemplo no limitativo, la al menos una capa exterior 108 es una aleación de aluminio 1050. En algunos ejemplos, la aleación de aluminio del núcleo 106 tiene un punto de fusión que es mayor que un punto de fusión de la aleación de aluminio de la al menos una capa exterior 108. En algunos ejemplos, la aleación de aluminio del núcleo 106 tiene un punto de fusión que es menor que el punto de fusión de la aleación de aluminio de la una o más capas exteriores 108. En otros diversos ejemplos, la aleación de aluminio del núcleo 106 tiene un punto de fusión que es aproximadamente igual al punto de fusión de la aleación de aluminio de la una o más capas exteriores 108. Como se describe en detalle a continuación, en algunos ejemplos, una aleación por fusión que tiene una capa exterior 108 con una temperatura de fusión más baja que la temperatura de fusión del núcleo 106 puede disminuir la cantidad de corriente de soldadura necesaria para formar un tamaño de soldadura mínimo.

En ciertos casos, la una o más capas exteriores 108 constituyen aproximadamente el 0-50 % del espesor de la primera lámina metálica 102, como aproximadamente el 5-45 % del espesor o aproximadamente el 10-40 % del espesor o aproximadamente 15-35 % del espesor. En algunos ejemplos, la una o más capas exteriores 108 constituye aproximadamente el 20 % del espesor de la primera lámina metálica 102.

En un ejemplo no limitativo de la primera lámina metálica 102, la aleación de aluminio del núcleo 106 es una aleación de aluminio 6014 y la aleación de aluminio de la una o más capas exteriores es una aleación de aluminio 4045. En otro ejemplo no limitativo de la primera lámina metálica 102, la aleación de aluminio del núcleo 106 es una aleación de aluminio 6111 y la aleación de aluminio de la una o más capas exteriores 108 es una aleación de aluminio 4045. En un ejemplo no limitativo adicional de la primera lámina metálica 102, la aleación de aluminio del núcleo 106 es una aleación de aluminio 6451 y la aleación de aluminio de la una o más capas exteriores 108 es una aleación de aluminio 4045.

La segunda lámina metálica 104 es una lámina de aleación de aluminio monolítica para ser soldada a la primera lámina metálica 102. Según la invención, la primera lámina metálica 102 es la aleación por fusión. En un ejemplo no limitativo, la primera lámina metálica 102 es la aleación por fusión y la segunda lámina metálica 104 es una aleación de aluminio. Para soldar la primera lámina metálica 102 a la segunda lámina metálica 104, al menos una parte de la primera lámina metálica 102 y al menos una parte de la segunda lámina metálica 104 se colocan entre al menos dos electrodos 110 de modo que la primera lámina metálica 102 y la segunda lámina metálica 104 se superpongan al menos parcialmente. Puede utilizarse cualquier número adecuado de electrodos 110. Los electrodos 110 se sujetan entre sí de modo que los electrodos 110 hagan contacto con las superficies opuestas de la primera lámina metálica 102 y la segunda lámina metálica 104, como se ilustra en la FIG. 1A. Se aplica una corriente eléctrica a través de los electrodos 110 para formar una soldadura.

La FIG. 1B ilustra un ejemplo de etapas de un procedimiento RSW donde tanto la primera lámina metálica 102 como la segunda lámina metálica 104 son aleaciones por fusión (no según la invención). En la etapa 1, los electrodos 110 se sujetan entre sí y se aplica la corriente eléctrica. Se genera calor en la interfaz entre las dos capas exteriores 108, haciendo que las capas exteriores 108 se deformen primero y formen una diminuta pepita de soldadura 112. En la etapa 2, la pepita de soldadura 112 crece y se alarga dentro de las capas exteriores 108 debido a la temperatura de fusión más baja de las capas exteriores 108 en relación con los núcleos 106. En la etapa 3, se genera suficiente calor en la interfaz de las capas exteriores 108 y los núcleos 106 de modo que los núcleos 106 comienzan a fundirse. En la etapa 4, la pepita 112 se expande tanto en los núcleos 106 como en las capas exteriores 108. La FIG. 1C son imágenes SEM de ejemplos del crecimiento de una soldadura 112 en las etapas 1-4 durante un procedimiento RSW donde tanto la primera lámina metálica como la segunda lámina metálica son aleaciones por fusión (no según la invención).

En diversos ejemplos, la corriente eléctrica aplicada es al menos una corriente mínima para formar una soldadura que tenga un tamaño de soldadura mínimo (MWS) para unir la primera lámina metálica 102 con la segunda lámina metálica

104. MWS se define como donde t es el espesor del espesor del metal dominante. En una pila de dos láminas de aleación de aluminio, el espesor del metal dominante es generalmente la lámina más delgada. En una pila de tres láminas de aleación de aluminio, el espesor del metal dominante es generalmente el espesor de la lámina del medio. En diversos ejemplos, el espesor puede ser cualquier espesor que sea adecuado con la tecnología RSW. Como un ejemplo no limitativo, el espesor puede ser desde aproximadamente mayor que 0 mm hasta aproximadamente 4 mm. En algunos ejemplos, la corriente eléctrica se aplica durante aproximadamente 50 milisegundos a aproximadamente 2 segundos. Como ejemplo no limitativo, la corriente eléctrica se puede aplicar durante aproximadamente 50 milisegundos a aproximadamente 150 milisegundos para un t de 1,0 mm. En otro ejemplo no limitativo, la corriente eléctrica se puede aplicar durante aproximadamente 400 milisegundos a aproximadamente 2 segundos.

En diversos casos, la corriente mínima es una corriente suficiente para fundir la aleación de aluminio que forma el núcleo 106 de la aleación por fusión y la aleación de aluminio que forma la una o más capas exteriores 108 de la aleación por fusión. En algunos ejemplos, la corriente eléctrica es una corriente dentro de una envolvente de soldadura que tiene una corriente mínima suficiente para formar el tamaño de soldadura mínimo (MWS) y una corriente máxima suficiente para formar el tamaño de soldadura mínimo. En estos ejemplos, la corriente máxima es donde se puede producir expulsión de metal y/o grietas superficiales. En diversos ejemplos, el tamaño de la envolvente de soldadura de las láminas metálicas 102 y 104, donde una de las láminas metálicas 102 y 104 es una aleación por fusión, se mejora para obtener pepitas de soldadura grandes sin incidencia de expulsión de metal, agrietamiento superficial u otros. defectos en la soldadura.

Las FIGS. 2A-B son gráficos que ilustran la envolvente de soldadura mejorada de una aleación por fusión ejemplar (no según la invención). En estos ejemplos, una envolvente de soldadura de una lámina monolítica (que consiste en dos láminas de aleación de aluminio 6014 soldadas) (FIG. 2A) se puede comparar con una envolvente de soldadura de una lámina de aleación por fusión (que consiste en dos láminas de aleación por fusión soldadas que tienen cada una un núcleo de aleación de aluminio 6014 y una capa exterior de aleación de aluminio 4045) (FIG. 2B). Tanto la lámina monolítica de la FIG. 2A como la lámina de aleación por fusión de la FIG. 2B tenían un espesor de 1,0 mm, y se aplicó a ambas láminas una fuerza de electrodo de aproximadamente 550-650 Lbf. Como se indica, los gráficos incluyen el tiempo de soldadura (en milisegundos), la corriente aplicada (en kA) y una indicación de si se formó una soldadura por debajo del MWS (indicado por"~"), si se logró una soldadura que tuviera al menos un MWS (indicado por"°"), si se produjo una expulsión (indicado por"X"), si se produjo una grieta superficial (indicado por "A").

La envolvente de soldadura se formó aplicando cada nivel de corriente para cada período de tiempo cinco veces para obtener cinco soldaduras, y se utilizó un promedio de los tamaños de soldadura como el tamaño de soldadura representativo. Si una de las cinco soldaduras tenía una expulsión o grieta superficial, la combinación de corriente y tiempo se registraba como una expulsión o grieta superficial, respectivamente. La envolvente de soldadura generalmente se refiere al intervalo de combinaciones de corriente y tiempo de soldadura sobre el cual se obtienen soldaduras que tienen el MWS. En la FIG. 2A, la curva 202 representa el inicio de la envolvente de soldadura para la lámina monolítica, o aquellas combinaciones de corrientes y tiempos donde se obtienen soldaduras con MWS, y la curva 204 representa el final de la envolvente de soldadura para la lámina monolítica, o aquellas combinaciones de corrientes y tiempos tras los cuales se producen defectos como grietas superficiales y expulsiones. De manera similar, en la FIG. 2B, la curva 206 representa el inicio de la envolvente de soldadura para la lámina de aleación por fusión, o aquellas combinaciones de corrientes y tiempos donde se obtienen soldaduras con MWS, y la curva 208 representa el final de la envolvente de soldadura para la lámina de aleación por fusión, o aquellas combinaciones de corrientes y tiempos tras los cuales se producen defectos como grietas superficiales y expulsiones.

Como se ilustra, la envolvente de soldadura de la lámina de aleación por fusión en la FIG. 2B se incrementa con respecto a la envolvente de soldadura de la lámina monolítica en la FIG. 2A. En este aspecto, se puede utilizar un mayor número de corrientes y tiempos de soldadura con la lámina de aleación por fusión en comparación con la lámina monolítica para lograr soldaduras sin expulsiones, grietas superficiales u otros defectos. En algunos casos, la envolvente de soldadura para la lámina de aleación por fusión de la FIG. 2B aumentó en aproximadamente 3 kA en comparación con la envolvente de soldadura para la lámina monolítica de la FIG. 2A.

Las FIGS. 3A-C ilustran un ejemplo no limitativo de una curva de crecimiento de soldadura para una lámina monolítica (FIG. 3A) (no según la invención) en comparación con una curva de crecimiento de soldadura para una lámina de fusión ((FIG. 3B) (no según la invención) y una curva de crecimiento de soldadura para una lámina monolítica/de fusión (FIG. 3C) (según la invención). En cada una de las FIGS. 3A-C, la curva de crecimiento de soldadura y la envolvente

de soldadura (o intervalo de soldadura) se representan para diversos tamaños de soldadura (el MWS), y 6Vt, donde t es el espesor del espesor del metal dominante, como se describió anteriormente. En estos ejemplos no limitativos, la lámina monolítica consiste en dos láminas de aleación de aluminio 6111 soldadas (FIG. 3A), la lámina de aleación por fusión consiste en dos láminas soldadas que tienen cada una un núcleo de aluminio 6111 con una capa exterior de aleación de aluminio 4045 (FIG. 3B ), y la lámina monolítica/de fusión consiste en una lámina de aleación de aluminio 6111 monolítica soldada a una lámina de aleación por fusión que tiene un núcleo de aleación de aluminio 6111 y una capa exterior de aluminio 4045 (FIG. 3C). Las láminas son todas de 2,0 mm de espesor. Las barras amarillas en estas figuras indican la aparición de grietas superficiales.

Haciendo referencia a la FIG. 3A, en este ejemplo, la lámina monolítica requirió una corriente de al menos 38 kA para crear una soldadura que tuviera el MWS. La envolvente de soldadura (o intervalo de soldadura) 302 de esta lámina monolítica fue de aproximadamente 38-41 kA a aproximadamente 38-40 kA, o un intervalo de soldadura de aproximadamente 2 kA a aproximadamente 3 kA. Haciendo referencia a la FIG. 3B, en este ejemplo, la lámina de fusión requirió una corriente de soldadura de al menos 30 kA para crear una soldadura que tuviera el MWS. La envolvente de soldadura 304 de esta lámina de fusión fue aproximadamente de aproximadamente 28-38 kA a aproximadamente 30-38 kA, o un intervalo de soldadura de aproximadamente 8-10 kA. Haciendo referencia a la FIG.

3C, en este ejemplo, la lámina monolítica/de fusión requirió una corriente de soldadura de aproximadamente 34 kA a aproximadamente 35 kA para crear una soldadura que tuviera el MWS. La envolvente de soldadura 306 fue aproximadamente 34-41 kA a aproximadamente 35-41 kA, o un intervalo de soldadura de aproximadamente 6-7 kA.

Por lo tanto, como se ilustra, la lámina de fusión (FIG. 3B) tuvo una envolvente de soldadura 304 más grande y obtuvo tamaños de soldadura más grandes en y por encima del MWS a corrientes de soldadura más bajas en comparación con la lámina monolítica (FIG. 3A) y la lámina monolítica/de fusión (FIG. 3C). La lámina monolítica/de fusión (FIG. 3C) tuvo una envolvente de soldadura más grande 306 y obtuvo tamaños de soldadura más grandes en y por encima del MWS a corrientes de soldadura más bajas en comparación con la lámina monolítica (FIG. 3A). El incremento del intervalo de soldadura o envolvente de soldadura contribuye a una mejor robustez de soldadura porque las RSW de las aleaciones por fusión tienen más margen en comparación con las láminas monolíticas. Como un ejemplo, se pueden utilizar más corrientes de soldadura para crear una soldadura adecuada. Además, la disminución de la corriente de soldadura mínima necesaria de la lámina de fusión puede proporcionar ahorros de energía y coste al usuario.

Las soldaduras formadas a través de RSW de las láminas metálicas 102 y 104, donde al menos una de las láminas metálicas 102 y 104 es una lámina de aleación por fusión, también pueden obtener el MWS mientras que tienen penetración reducida dentro de las láminas metálicas. En algunos aspectos, la penetración reducida de la soldadura contribuye a una duración mejorada de la punta de los electrodos 110. En algunos casos, la temperatura de fusión más baja de la capa exterior 108 de la lámina de aleación por fusión puede cambiar la distribución de temperatura y la disipación de calor en las soldaduras, lo que puede provocar la penetración reducida. En algunos casos, la temperatura en la interfaz entre el electrodo y la capa exterior de la lámina de fusión durante la RSW puede reducirse, lo que puede aumentar aún más la duración de la punta del electrodo. En algunos casos, la una o más capas exteriores 108 ^{de la lámina de aleación por fusión incluye silicona, lo que reduce la difusión entre la una o más capas exteriores}108 y el electrodo 110 y, de ese modo, aumenta la duración de la punta del electrodo porque el aluminio se une más fácilmente con el cobre que la silicona. En algunos ejemplos, la duración de la punta de los electrodos utilizados para formar las soldaduras en la lámina de aleación por fusión mejoró inesperadamente en relación con la duración de la punta de los electrodos utilizados para formar las soldaduras en la lámina monolítica, ya que los electrodos utilizados con la fusión tenían menos captación de metal y erosión (y por lo tanto menos deterioro) en comparación con los electrodos utilizados con la monolítica.

Las FIGS. 4A-B (no según la invención) son imágenes SEM de ejemplos de pepitas de soldadura e ilustran la penetración de las soldaduras en una lámina de aleación por fusión en comparación con una lámina monolítica. En estas figuras, una pepita de soldadura en una lámina monolítica de aleación de aluminio 6014 (FIG. 4B) se puede comparar con una pepita de soldadura en una aleación por fusión que tiene un núcleo de aleación de aluminio 6014 y una capa exterior de aleación de aluminio 4045 (FIG. 4A). Como se ilustra, la soldadura de la aleación por fusión de la FIG. 4A tiene más forma de torta, lo que da como resultado que la penetración de la soldadura en la aleación por fusión en la FIG. 4A sea menor que la penetración de la soldadura en la lámina de aleación monolítica en la FIG. 4^b. Se cree que el diámetro de la soldadura influye más en la resistencia de la soldadura que la penetración de la soldadura. La FIG. 4B también ilustra cómo no es visible porosidad en las secciones transversales de soldadura de la aleación por fusión de la FIG. 4B. La FIG. 4C es una vista detallada del área rodeada A de la soldadura de la FIG. 4A. Como se ilustra en la FIG. 4C, en algunos ejemplos, la soldadura formada con la aleación por fusión puede curar o rellenar grietas 402 u otros defectos que aparecen en las láminas metálicas. En algunos casos, la una o más capas exteriores 108 de la capa de fusión tienen un punto de fusión más bajo y, por lo tanto, generan un charco de aluminio fundido que penetra en la grieta para sanar o eliminar la grieta 402. En algunos casos, la mezcla resultante entre el núcleo 106 y la capa exterior 108 tendrá una composición diferente (en comparación con la soldadura de una monolítica) que ayudará a reducir la susceptibilidad de agrietamiento por solidificación. Por ejemplo, y sin limitación, en algunos ejemplos, un mayor contenido de silicio puede ayudar a reducir el agrietamiento. En otros ejemplos, otras diversas composiciones resultantes de la soldadura de la aleación por fusión pueden reducir el agrietamiento. Como tal, la soldadura de aleaciones por fusión permite tamaños de soldadura más grandes sin la aparición de grietas o expulsiones superficiales en comparación con la soldadura de una lámina monolítica.

Las FIGS. 5A-B (no según la invención) son gráficos que ilustran los resultados de un ensayo de tracción de la carga de tracción de soldadura tanto para la lámina monolítica de aleación de aluminio 6014 (FIG. 5A) como para la aleación por fusión que tiene el núcleo de aleación de aluminio 6014 y la capa exterior de aleación de aluminio 4045 (FIG. 5B). Se realizaron cien soldaduras en ambas láminas, partiendo de electrodos nuevos. Las soldaduras formadas tanto en la lámina monolítica como en la lámina de aleación por fusión tuvieron poca variación en la carga de tracción. Por ejemplo, en la lámina monolítica, la carga de tracción promedio fue de 1917 N con una desviación estándar de 86 N. En la lámina de aleación por fusión, la carga de tracción promedio fue de 1936 N con una desviación estándar de 93 N. Por lo tanto, las soldaduras de láminas de aleación por fusión tienen una resistencia similar o mejor que las soldaduras de láminas monolíticas. Por lo tanto, la RSW de láminas de aleación por fusión produce soldaduras que tienen una resistencia de soldadura que es similar o mejor que las soldaduras monolíticas mientras que tienen una mayor envolvente de soldadura y una corriente de soldadura mínima reducida en comparación con las soldaduras monolíticas.

La FIG. 6 (no según la invención) es otro gráfico que ilustra el crecimiento de soldadura de soldaduras en láminas monolíticas ("□") en comparación con el crecimiento de soldadura de soldaduras en láminas de aleación por fusión (" O"). En estos ejemplos no limitativos, la lámina monolítica consiste en dos láminas de aleación de aluminio 6111 soldadas, y la lámina de aleación por fusión consiste en dos láminas soldadas que tienen cada una un núcleo de aluminio 6111 con una capa exterior de aleación de aluminio 4045. Como se ilustra en la FIG. 6, el agrietamiento superficial comenzó en la lámina monolítica después de aproximadamente 30 soldaduras, mientras que la expulsión superficial comenzó en la lámina de fusión después de aproximadamente 90 soldaduras. En ciertos ejemplos, el deterioro de los electrodos con la lámina de fusión fue menor (por ejemplo, menos captación de metal y erosión) que el deterioro de los electrodos con la lámina monolítica.

La FIG. 7 (no según la invención) es un gráfico que representa un ejemplo de la microdureza de una pepita de soldadura por fusión 702 que tiene un tamaño de soldadura de una pepita de soldadura por fusión 704 que tiene un tamaño de soldadura de 6V í, una pepita de soldadura monolítica 706 que tiene un tamaño de soldadura de 5 V ti y una pepita de soldadura monolítica 708 que tiene un tamaño de soldadura de 6 \/t . Como se ilustra, las pepitas de soldadura por fusión 702 y 704 tienen una dureza similar a la del metal del núcleo 703 y 705, respectivamente, mientras que las pepitas de soldadura monolítica 706 y 708 son más blandas que el metal base 707 y 709, respectivamente. En algunos casos, las pepitas de soldadura monolítica 706 y 708 son aproximadamente un 25 % más blandas que el metal base.

La FIG. 8 (no según la invención) es un gráfico que ilustra la curva de resistencia de soldadura 802 de una junta remachada autoperforante (SPR) monolítica (una junta formada a partir de la SPR de dos láminas de aleación de aluminio 6111), una curva de resistencia de soldadura 804 de una pepita de soldadura monolítica 804 (una pepita de soldadura formada a partir de la RSW de dos láminas de aleación de aluminio 6111 soldadas), una curva de resistencia de soldadura 806 de una pepita de soldadura por fusión (una pepita de soldadura formada a partir de la soldadura de dos láminas de aleación de aluminio por fusión, que tienen cada una un núcleo de aleación de aluminio 6111 y una capa exterior de aleación de aluminio 4045) que tiene un tamaño de soldadura de 5Vt, y una curva de resistencia de soldadura 808 de una pepita de soldadura por fusión (una pepita de soldadura formada a partir de la soldadura de dos láminas de aleación de aluminio por fusión, que tienen cada una un núcleo de aleación de aluminio 6111 y una capa exterior de aleación de aluminio 4045) que tiene un tamaño de soldadura de ®Vt. Como se ilustra en esta figura, las pepitas de soldadura por fusión tienen una resistencia máxima más alta que las uniones SPR. Además, la carga máxima de las soldaduras por fusión tuvo menos variación que la de las soldaduras monolíticas.

La FIG. 9 (no según la invención) incluye imágenes SEM que ilustran un ejemplo no limitativo del crecimiento de una pepita de soldadura por fusión 902 en comparación con el crecimiento de una pepita de soldadura monolítica 904. En este ejemplo, la pepita de soldadura monolítica 904 se formó a partir de la RSW de dos láminas de aleación de aluminio 6111 soldadas, y la pepita de soldadura por fusión 902 se formó a partir de la soldadura de dos láminas de aleación de aluminio por fusión, que tienen cada una un núcleo de aleación de aluminio 6111 y una capa exterior de aleación de aluminio 4045. El tiempo de soldadura tanto para la pepita de soldadura por fusión 902 como para la pepita de soldadura monolítica fue 100 ms. Como se ilustra en la figura, la pepita de soldadura por fusión 902 tiene un crecimiento más controlado con el tiempo en comparación con el crecimiento de la pepita de soldadura monolítica 904. Por ejemplo, y sin limitación, la pepita de soldadura monolítica 904 se acerca a una superficie inferior de una de las láminas después de 100 ms mientras que la pepita de soldadura por fusión 902 permanece ubicada aproximadamente en el centro entre las láminas de fusión.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de soldadura por puntos por resistencia que comprende:

colocar una primera lámina metálica (102) y una segunda lámina metálica (104) entre dos electrodos (110), donde al menos una parte de la primera lámina metálica se superpone a una parte de la segunda lámina metálica entre los dos electrodos (110), donde la primera lámina (102) y la segunda lámina (104) comprenden una aleación de aluminio,

caracterizado porque

la primera lámina metálica (102) es una aleación por fusión que comprende un núcleo de una primera aleación de aluminio y al menos una capa exterior de una segunda aleación de aluminio que es diferente de la primera aleación de aluminio, y

2. El procedimiento de la reivindicación 1, donde la primera aleación de aluminio se selecciona de un grupo que consiste en una aleación de aluminio de la serie 1xxx, una aleación de aluminio de la serie 2xxx, una aleación de aluminio de la serie 3xxx, una aleación de aluminio de la serie 4xxx, una aleación de aluminio de la serie 5xxx, una aleación de aluminio de la serie 6xxx, una aleación de aluminio de la serie 7xxx o una aleación de aluminio de la serie 8xxx, y donde la segunda aleación de aluminio se selecciona de un grupo que consiste en una aleación de aluminio de la serie 1xxx, una aleación de aluminio de la serie 2xxx, una aleación de aluminio de la serie 3xxx, una aleación de aluminio de la serie 4xxx, una aleación de aluminio de la serie 5xxx, una aleación de aluminio de la serie 6xxx, una aleación de aluminio de la serie 7xxx o una aleación de aluminio de la serie 8xxx que es diferente de la primera aleación de aluminio.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, donde la primera aleación de aluminio se selecciona del grupo que consiste en una aleación de aluminio 6014, una aleación de aluminio 6111 y una aleación de aluminio 6451, y donde la segunda aleación de aluminio es una aleación de aluminio 4045.

4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde la primera aleación de aluminio es aproximadamente el 80 %-90 % de un espesor de la aleación por fusión y donde la segunda aleación de aluminio es aproximadamente el 10 %-20 % del espesor de la aleación por fusión.

5. Una estructura soldada que comprende una primera lámina metálica (102) y una segunda lámina metálica (104) y una soldadura por puntos por resistencia formada por el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, donde tanto la primera lámina metálica (102) como la segunda lámina metálica (104) comprenden una aleación de aluminio, y que está caracterizada porque a primera lámina metálica (102) es una aleación por fusión que comprende un núcleo de una primera aleación de aluminio y al menos una capa exterior de una segunda aleación de aluminio que es diferente de la primera aleación de aluminio y donde la segunda lámina metálica (104) comprende una lámina de aluminio monolítica.