电弧和火花通常被用来戏剧性地描述焊接在电视广告，照片和其他图像。但在电阻凸焊(RPW)中，这种闪光表明焊接质量差。

Weld Systems Integrators Inc.中西部地区销售经理Allen M. Agin解释说:“这只是为了效果。你看到的火花是熔化的材料从焊接区域. ...抛出你希望将被开除的人数降至最低。”

RPW的惊人之处在于它发生的速度，可以快到几毫秒。Agin指出，焊接的速度非常快，焊接的材料冷却到可以立即保持。

RPW的关键是能量通过一个凹痕或其他投影集中在一个被焊接在一起的部件上。一件的投射面与另一件相匹配，两件被放置在两个电极之间。当能量通过电极施加时，投影会软化，与投影相对的平面金属也是如此。同时，电极施加力量，将塌陷的凸体推入另一块，这将关闭两块之间的间隙，并形成一个熔块。

相比之下，在传统的电阻焊接中，能量不是转移到一个焦点，而是从一个电极到另一个电极直接穿过两块金属，从而产生更大的焊接区域和更大的熔核。

焊接咨询公司WJM Technologies的创始人Girish P. Kelkar博士解释说:“与常规电阻焊接相比，RPW的主要优点是能够将焊接热量集中在特定位置。”如果操作得当，可能会减少变形，使焊接更加一致。

RPW是一种建立已久的焊接工艺，通常用于焊接不同尺寸的部件，如法兰与钣金，或具有不同材料性能的部件，如铜与钢。

Kelkar指出，RPW在不同材料的焊接界面上产生热量平衡，从而使两部分同时获得相同的热量。

RPW中使用的投影分为四种基本类别:冲压、机械加工、铸造和转角。Kelkar指出，冲压用于在金属板或箔等相对较薄的材料上创建投影。较厚的金属采用机械加工和压印。使用角投影，一部分的边缘与另一部分的边缘相匹配，利用部分的自然形状形成投影。

当焊接不同性能的材料时，凸点通常放置在较导电的金属中。“例如，如果你要把铜焊接到钢上，你就要在铜上放一个投影，”Kelkar说。

奇怪的组合

RPW既有手动操作的独立机器，也有自动化系统，应用广泛，包括制造汽车、飞机、气囊、空调、热水箱、电池，甚至医疗设备。

在电阻焊接行业工作了45年的Agin说，例如，在空调和热水箱中，环形突出物被用来创建密封接头，以防止泄漏。

Kelkar说，在医疗设备中发现了RPW的一些“可能的最奇怪的组合”。“你可能是在把钛焊接到不锈钢上，”他说。“你可能正在将MP35焊接到白金. ...上你可能是在把金丝带焊接到钛上。在医学领域，你可以焊接任何东西。”

更重要的是，在医疗设备中使用的投影可以小到千分之一英寸，而且焊接的电线、触点和其他元件太小了，操作人员需要用显微镜来定位它们，Kelkar说。

减轻重量和成本

Kelkar估计，总的来说，RPW占电阻焊接制造应用的20%到25%。

例如，该技术在汽车装配方面存在局限性。“将车辆焊接在一起仍然需要更大的焊枪，特别是在结构区域和安全区域，”Scott Muschong说，他是Arplas USA公司的主管，该公司是荷兰AL-S technology BV公司拥有的高科技焊接技术的开发商。“一旦几何焊缝设置好，我们就可以……在焊缝之间撒上胡椒。”

Muschong解释说，虽然凸焊的强度只有传统电阻焊的80%，但凸焊在降低汽车重量和生产成本方面做出了显著贡献。

Muschong在描述ArpLas系统时表示:“在某些情况下，我们将法兰尺寸减少了75%。“我们可以焊接小到4毫米的钢法兰和9毫米的铝法兰，而传统的焊接方式是15到20毫米。”

一个明显的例子是，更小的法兰正在发挥作用，梅赛德斯-奔驰m级suv的天窗。更小的凸缘减少了窗户周围的钢材量，从而减少了盲点。Muschong说:“看起来一切都是窗口。”

Muschong还吹捧ArpLas系统在面向外的汽车A和B表面留下的“无瑕疵表面”。“你几乎看不到点焊，”他说。因此，焊缝可以只用油漆覆盖。这样就不需要用橡胶、塑料和毛毡等装饰性材料隐藏焊缝，因为这会增加重量和成本。

由于RPW将能量集中在凸点上，因此比传统电阻焊所需的能量和时间更少。

Arplas美国公司的销售总监Marc Auger解释说，由于焊接材料的外表面传导的热量更少，所以电极的运行温度更低。这通过增加电极的使用寿命和减少更换电极的停机时间来节省成本。

较冷的电极会带来额外的好处。Muschong说，例如，用于钢铁的ArpLas系统是风冷的，而不是水冷的。因此，焊接枪体积更小，允许它们潜入车辆上又细又窄的位置，比如汽车后四分之一面板上的“鸟嘴”，也就是尾灯所在的位置。

虽然ArpLas铝系统是水冷的，但它不是用水一直冷却到电极尖端。

奥杰解释说:“通过我们的(铝)系统，我们的喷嘴是干连接的。“当我们更换它们时，你不必关闭水冷却系统。这样就不会有让操作人员淋湿或让水进入工作单元的风险。”

ArpLas系统的另一个节能特性是，电极使用低压来跟踪坍塌的投影。Muschong说:“相比传统焊枪的900磅，钢焊枪的重量为200磅。“它是400磅重的铝。”

在压力较低的情况下，ArpLas系统可能无法将两块不完全匹配的金属片(尤其是轮廓线)连接在一起。

Muschong说:“使用传统的焊接枪，由于需要900磅的压力，十有八九你可以将这两个部件连接在一起并焊接。”“我们很难做到. ...我们为此受到了批评，尽管这并不是发明焊枪的真正原因。”

急着固定铝

在将铝和热冲压硼钢等轻质材料应用于汽车方面，凸焊也发挥着关键作用。

Muschong说:“每个人都在忙着研究如何把铝固定在一起。”“这是一种非常难焊接的材料。”

例如，福特公司在其新款F-150的卡车底盘上主要使用自穿孔铆钉，以及最新获得专利的焊接技术。他补充说，通用汽车公司正在对铝的表面进行预处理，使其具有稳定稳定的氧化层。通用汽车也在使用自适应焊接控制器来监控参数，以确保焊接是可重复和一致的，它还开发了一种专利形状的焊接头，以切割铝的氧化层。

特斯拉正将ArpLas系统应用于其x型铝车身的连接处。“通过我们的系统，”奥杰说，“投影将焊接能量集中在一个非常小的位置。从一致性、可重复性和可靠性的角度来看，我们在....上并没有发现同样的问题我们不需要适应性系统。”

Arplas还参与了一个由美国能源部资助的为期两年的研究项目，该项目证明车门模块的质量可以减少42.5%。在由麦格纳国际公司(Magna International Inc.)牵头的该项目中，由于广泛使用铝和聚合物，重量减少了略多于一半。

奥杰解释说:“他们从克莱斯勒200的钢门开始，然后用铝重新设计。“铝制车门不仅要适合现有车辆，还必须满足所有碰撞测试、能见度和钢质车门的其他功能要求。”

Auger估计ArpLas系统在重新设计的车门中使用了近100处焊接，包括铝板与铝板、铝型材和铝铸件的连接。

就像把香蕉焊接到玻璃上

为了弥补因减轻重量而导致的强度损失，汽车制造商正在使用热冲压硼钢来加强汽车的结构，这也带来了焊接方面的挑战。

weld Systems Integrators的Agin在谈到热冲压硼钢时表示:“焊接是件很痛苦的事情。”硼钢的硬度等级约为1500兆帕(MPa)。

“这是一种非常坚硬的材料。我们也开始看到下一代材料，可能高达2100兆帕。这会让情况变得更糟。”

焊接硼钢变得更加困难，如果它是在铝硅涂层，因为涂层需要燃烧的投影之前，它焊接到表面材料。

尤其棘手的是将螺母和螺栓等紧固件焊接到涂层硼钢和未涂层硼钢上。由于它们比1500 mpa冲压硼钢要软得多，因此硼钢焊接时间长，紧固件会变形，螺纹也会损坏。

“这就像把香蕉放在玻璃上，”阿金喜欢说。

Weld Systems Integrators的解决方案是使用电容放电(CD)焊接控制，以及带有3到5个凹槽的紧固件。CD控制可以在3毫秒内提供高峰值电流，导致典型的焊接时间为10毫秒，而交流电和中频直流电焊接过程需要100到160毫秒。此外，能量同时集中在所有的凹陷处。

“更短的焊接时间……允许更高的电流和更高的焊接力，而不会损坏螺母或螺纹，”根据Agin合著的一篇文章，2016年8月号制作者。“这一过程可以产生高于正常水平的推出和扭矩值，符合汽车的要求。”

变化的市场

虽然Agin和Kelkar并不认为RPW的应用将会扩大，但Agin认为RPW将会与更新、更硬的材料一起使用。Kelkar指出，RPW设备正在进行改进。

“人们正在制造更新的电源，更好的头部，更好的电极和更好的控制，”Kelkar说。

例如，Arplas开发了一系列RWP焊机。而不是在材料的两侧焊接电极，电极被放置在同一侧，电流从一个投影到下一个。

Muschong说:“我们在卡特彼勒确实有一些系统可以用一系列焊机焊接非常大的部件。”“我们不需要伸手到后面。我们可以从同一方面解决问题。”

至于市场增长，Muschong和Auger表示，AL-S Technology对亚洲的销售速度超过了对北美、南美和欧洲的销售。

不仅像通用汽车这样的跨国公司在亚洲的制造工厂使用ArpLas系统，亚洲本土公司也在使用，尤其是中国。

奥杰强调:“中国消费者对质量的要求和期望非常高。”“(他们)希望我们的系统能够提供更短的法兰和更好的表面质量。”