T型焊接接头的焊接结构

文档序号:58650 发布日期:2021-10-01 浏览:41次 >En<

阅读说明:本技术 T型焊接接头的焊接结构 (Welding structure of T-shaped welding joint ) 是由 尹英栋 张溶珉 于 2020-11-10 设计创作,主要内容包括:一种T型焊接接头的焊接结构,其中第二基材以T型焊接到第一基材,该T型焊接接头的焊接结构可以包括:第一基材,包括第一平坦部、第二平坦部、以及形成于第一平坦部与第二平坦部之间的弯曲部;第二基材,弯折部形成于主体部的端部,使得弯折部设置为面向第一基材的弯曲部;以及焊道,设置在第一基材的弯曲部与第二基材的弯折部之间。(A welded structure of a T-shaped welded joint in which a second base material is welded to a first base material in a T-shape, the welded structure of the T-shaped welded joint may include: a first substrate including a first flat portion, a second flat portion, and a curved portion formed between the first flat portion and the second flat portion; a second base material, the bent portion being formed at an end of the main body portion such that the bent portion is disposed to face the bent portion of the first base material; and a bead disposed between the bent portion of the first base material and the bent portion of the second base material.)

T型焊接接头的焊接结构

技术领域

本发明涉及一种T型焊接接头的焊接结构,更具体地,本发明涉及一种能够减轻焊接区域中的应力集中以提高耐久性的T型焊接接头的焊接结构。

背景技术

通常,车身是通过焊接以及组装各种面板而制成的。

焊接通常用于车身轻量化轻和高强度化。

根据待焊接的基材的性质和形状,可以采用各种焊接方法。最典型的焊接方法之一是T型焊接,其中基材相对于彼此设置成T型。

图1和图2是示出一般T型焊接结构的视图。图1示出了T型平焊,并且图2示出了扩口斜角焊接。

在图1和图2中,两者均示出了以下方法:将沿垂直于重力方向的方向设置的第二基材2以T型焊接到沿重力方向设置的第一基材1,并且通过基于重力方向焊接第一基材1的侧面与第二基材2的上部接触的区域来形成焊道3。在当前情况下,对于图2中所示的扩口斜角焊接,第二基材2的端部弯折成形,以形成弯折部2a和竖直部2b。

同时,对于图1和图2中所示的两种类型的焊接,第一基材1沿重力方向线形地形成。由于该形状,形成于第一基材1与第二基材2之间的焊道3相对于第一基材1具有相对小的焊趾角度(toe)θa或θb。焊道3相对于第一基材1的焊趾角度θa或θb较小的原因是用于焊接的熔融金属在重力的作用下向下凹陷。

另外,如图2所示,当进行扩口斜角焊接时,熔融金属没有被引入根部,因此可能存在没有形成焊道3的未焊接根部A。

当焊趾角度θa或θb较小或者如上所述出现未焊接根部A时,应力可能集中在该区域上,因此,可能发生断裂。

本发明的

背景技术

部分所公开的信息仅用于加强对本发明总体背景的理解,而不应视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种T型焊接接头的焊接结构,该焊接结构构造成为减轻焊接区域中的应力集中以提高耐久性。

根据本发明的各种示例性实施方式,一种T型焊接接头的焊接结构,其中,第二基材以T型焊接到第一基材,焊接结构包括:第一基材,包括第一平坦部、第二平坦部、以及形成于第一平坦部与第二平坦部之间的弯曲部;第二基材,其中,弯折部形成于主体部的端部,使得弯折部设置为面对第一基材的弯曲部;以及焊道,设置在第一基材的弯曲部与第二基材的弯折部之间。

第一基材可以沿重力方向设置,第二基材可以沿垂直于重力方向的方向设置,并且第二基材的弯折部可以沿重力方向向下弯折。

第二基材可以具有竖直部,从弯折部的端部形成为与第一基材平行,第一基材的第一平坦部可以与第二基材的竖直部汇合,第二平坦部可以通过介于第一平坦部与第二平坦部之间的弯曲部在第一平坦部上方延伸,并且第一平坦部和第二平坦部可以在以预定偏移量u彼此隔开的同时,彼此平行地形成。

预定偏移量u和第一基材的厚度t可以满足以下关系式1:

【关系式1】

u≥0.3×t。

形成于第一基材中的弯曲部可以分为:第一弯曲部,从第一平坦部以第一曲率R1弯曲的同时延伸;第二弯曲部,从第一弯曲部以第二曲率R2弯曲的同时延伸并且连接到第二平坦部。

第一弯曲部的第一曲率R1和第二弯曲部的第二曲率R2相对于第一基材的厚度t可以分别满足以下关系式2和关系式3:

【关系式2】

R1≥2×t

【关系式3】

R2≥t。

第一弯曲部可以弯曲为朝向第二基材凸出,并且第二弯曲部可以弯曲为远离第二基材凹入。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点,这些特征和优点从结合在本文中的附图和以下

具体实施方式

中将会显而易见或在其中得以更详细地阐明,附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1和图2是示出一般T型焊接结构的视图。

图3是示例性地示出根据本发明的示例性实施方式的T型接头的焊接结构的视图。

图4是示例性地示出根据本发明的各种示例性实施方式的第一基材和第二基材的结构和布置的视图。

图5A和图5B是根据比较例和示例的焊接产品在经受单个零件耐久性测试之后的横截面的照片。

图6A和图6B是示出进行应力比较而向焊接产品施加载荷时根据比较例和示例的焊接产品的应力分布状态的分析结果的视图。

应当理解的是,附图不一定按比例绘制,而是呈现出说明本发明的基本原理的各种特征的有所简化的表示。如本文所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本发明的具体设计特征,将部分地由特定预期的应用和使用环境来确定。

在附图中,贯穿附图的多幅图形中,附图标记表示本发明的相同或等效的部件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例,其示例在附图中示出并在以下予以说明。虽然将结合本发明的示例性实施例说明本发明,但是应当理解的是,本说明并非旨在将本发明限制于这些示例性实施例。相反,本发明旨在不仅涵盖本发明的这些示例性实施例,而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、修改、等同物和其他实施例。

下文中,将参照附图详细地描述本发明的实施方式。然而,本发明不限于包含于下述的示例性实施方式,而是可以体现为不同形式实施。提供示例性实施方式仅用于完成本发明并且使本领域技术人员完全理解本发明的范围。贯穿所有附图中,相似的附图标记用于表示相似的元件。

图3是示例性地示出根据本发明的各种示例性实施方式的T型焊接接头的焊接结构的视图,以及图4是示例性地示出根据本发明的各种示例性实施方式的第一基材和第二基材的结构和布置的视图。

如图3和图4所示,根据本发明的各种示例性实施方式的其中第二基材以T型焊接到第一基材的T型焊接接头的焊接结构包括:第一基材10,其中,弯曲部12和13形成于第一平坦部11和第二平坦部14之间;第二基材20,其中,弯折部22形成于主体部21的端部处,使得弯折部22面向第一基材10的弯曲部12和13;以及焊道30,形成于第一基材10的弯曲部12和13与第二基材20的弯折部22之间。

在当前情况下,各种可焊接的板均可以应用为第一基材10和第二基材20,而与材料的类型无关。例如,可应用由钢、铝(Al)、镁(Mg)或钛(Ti)形成的板。

同时,在焊接之前通过冲压成型而在第一基材10上形成弯曲部12和13,使得在焊接时熔融金属沿重力方向流动的同时能够良好地聚集。

更详细地,第一基材10沿重力方向垂直设置。在当前情况下,第一基材10从下侧开始被分成:第一平坦部11、弯曲部12和13、以及第二平坦部14。另外,第一弯曲部12和第二弯曲部13具有彼此不同的曲率。

因此,第一基材10从下侧开始包括:第一平坦部11、第一弯曲部12、第二弯曲部13和第二平坦部14。

同时,形成于第一基材10中的弯曲部12和13包括:第一弯曲部12,其从第一平坦部11以第一曲率R1弯曲的同时延伸;以及第二弯曲部13,其从第一弯曲部12以第二曲率R2弯曲的同时延伸并且连接到第二平坦部14。

在当前情况下,第一弯曲部12弯曲以朝向第二基材20凸出,并且第二弯曲部13弯曲以远离第二基材20凹入。因此,第一弯曲部12和第二弯曲部13例如以近似“S”形彼此连接。

另外,在第一基材10中,由于第一弯曲部12和第二弯曲部13的形成,第一平坦部11和第二平坦部14形成为彼此平行,同时以偏移量(u)彼此隔开。因此,第一平坦部11和第二平坦部14通过介于其间的第一弯曲部12和第二弯曲部13延伸。

同时,第二基材20沿垂直于其重力方向的方向上设置。因此,第二基材20沿其垂直方向与第一基材10接触。

在当前情况下,第二基材20的端部基于重力方向向下弯折,以形成弯折部22和竖直部23。在此,第二基材20弯折成近似形,使得竖直部23形成为与第一基材10平行。

同时,在本发明的各种示例性实施方式中,彼此平行地形成第一基材10的第一平坦部11和第二平坦部14,并且彼此平行地形成第一基材10的第一平坦部11和第二基材20的竖直部23,不限于意味着它们彼此完全平行,而是可以意味着第一平坦部11、第二平坦部14以及竖直部23彼此相对平行地形成,尽管彼此之间不完全平行。

因此,当第二基材20的竖直部23与第一基材10的第一平坦部11汇合时,在其上方形成由第一基材10的第一弯曲部12和第二弯曲部13以及第二基材20的弯折部22包围的焊接区域。

通过第一基材10和第二基材20彼此焊接时产生的熔融金属来形成焊道30。在当前情况下,根据由第一基材10的第一弯曲部12和第二弯曲部13以及第二基材20的弯折部22包围的焊接区域的形状来确定焊道30的形状。

同时,在本发明的各种示例性实施方式中,为了增大由焊道30形成的焊趾角度θc,偏移量u与第一基材的厚度t之间的关系限制为以下关系式1。

【关系式1】

u≥0.3×t

即,偏移量u优选保持为形成有弯曲部12和13的第一基材10的厚度t的至少0.3倍。如果偏移量u小于第一基材10的厚度t的0.3倍,则第一基材10几乎是直线,并且无法如所期望的那样形成焊趾角度θc。

另外,第一弯曲部12的第一曲率R1和第二弯曲部13的第二曲率R2相对于第一基材10的厚度t分别限于以下关系式2和3。

【关系式2】

R1≥2×t

【关系式3】

R2≥t

通过如上所述限制第一弯曲部12的第一曲率R1和第二弯曲部13的第二曲率R2,可以实现以下效果:在焊接时,熔融金属可以很好地聚集在由第一基材10的第一弯曲部12和第二弯曲部13以及第二基材20的弯折部22包围的焊接区域中。

接下来,将通过比较例和示例描述本发明。

比较例是图1所示的一般T型平焊的结果,而示例是图3所示的根据本发明各种示例性实施方式的T型焊的结果。

在经受单个零件耐久性试验之后,对根据比较例的焊接产品和示例的焊接产品的横截面进行拍照。图5A和图5B中示出了结果。

图5A和图5B是根据比较例和示例的焊接产品在经受单个零件耐久性测试之后的横截面的照片。

从图5A和图5B可以看出,比较例中的焊道的焊趾角度形成为115°,而示例中的焊道的焊趾角度形成为150°。

另外,比较例中的焊道形成为具有28mm的焊脚长度,而示例中的焊道形成为具有40mm的焊脚长度。

另外,为了进行应力比较,分析了向焊接产品的焊接区域施加单位载荷时根据比较例和示例的焊接产品的焊接区域中的应力分布状态。图6A和图6B中示出了结果。

在此,比较了在第一基材的第一平坦部固定的同时对第一基材的第二平坦部和第二基材的主体部中的每一者施加相同载荷时的最大应力。当将表示一般T型焊接结构的比较例设定为100%时,证实了根据本发明的各种示例性实施方式的焊接结构与比较例相比处于55%的水平。因此,证实了与比较例相比,示例中减轻了焊道中的应力集中。

同时,根据单个零件耐久性试验,比较例中的寿命为261000次,而示例中的寿命增加至392000次。

在此,在制造和评估整车的实际车辆评估步骤之前,通过仅制造待检查零件以及周围的构成车辆的一些零件来进行单个零件耐久性测试。

显然,制造整车以用于耐久性评估所需的成本和时间是巨大的。因此,通常制造和评估待检查的零件和与其密切相关的零件来降低成本和时间。基于单个零件耐久性试验步骤中确认的结果,还可预测实际车辆试验结果。单个零件耐久性试验是一种不仅在相同领域而且在一般制造业中广泛应用的方法。

根据本发明的示例性实施方式,弯曲部在焊接之前形成于第一基材的焊接区域中。因此,当熔融金属在焊接时在重力的作用下向下流动时,由于弯曲部的形状,可以通过弯曲部很好地聚集熔融金属,从而便于将熔融金属稳定地引入根部。另外,可以增加焊趾角度和焊脚长度,从而减轻焊接区域中的应力集中。

因此,有望提高产品的焊接性和耐久性,从而提高产品的质量和适销性。

为了在所附权利要求中方便说明和准确定义,使用术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后方”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内侧”、“外侧”、“向前”和“向后”等,参照示例性实施例的特征在附图中所示的位置来描述这些特征。还应理解,术语“连接”或其派生词既指直接连接又指间接连接。

为了说明和描述的目的,已经给出了本发明的特定示例性实施例的前述说明。该说明并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式,并且鉴于上述教导,显然多种修改和变形是可能的。选择和说明示例性实施例是为了解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使本领域的其他技术人员能够实施和利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代形式和变型。旨在由所附权利要求及其等效形式来限定本发明的范围。

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