焊接方法和系统

摘要

一种焊接方法包括以下步骤：(a)至少部分地基于至少两个工件的化学组成和微观结构来确定所述至少两个工件的马氏体回火温度；(b)将足够的能量施加到工件以在目标位置熔化工件，从而形成熔池；(c)至少部分地基于马氏体回火温度和热影响区(HAZ)宽度经由控制模块来确定冷却剂的目标温度和冷却范围；和(d)使用冷却剂冷却第一工件和第二工件，使得工件在热影响区处的温度经控制低于马氏体回火温度，以便最小化热影响区的软化。本发明还涉及一种用于最小化HAZ软化的焊接系统。

权利要求

1.一种焊接方法，其包括：

至少部分地基于至少两个工件的化学组成和微观结构经由控制模块确定所述至少两个工件的马氏体回火温度；

将足够的能量施加至所述至少两个工件以在目标位置熔化所述至少两个工件，从而形成熔池，所述目标位置位于所述至少两件工件之间的过盈处；

经由控制模块确定所述至少两个工件的温度，以便确认热影响区在工件中的位置；

至少部分地基于所述马氏体回火温度经由控制模块来确定冷却剂的目标温度；和用所述冷却剂冷却所述至少两个工件，使得所述至少两个工件在所述热影响区的温度经控制低于所述马氏体回火温度，以便最小化所述热影响区的软化，其中每个热影响区是受到热量的所述熔池周围的所述至少两个工件的区域，所述热量源于在所述目标位置处施加到所述至少两个工件的所述能量。

2.如权利要求1所述的焊接方法，其中冷却所述至少两个工件和将足够的能量施加至所述至少两个工件是同时进行的。

3.如权利要求1所述的焊接方法，其中冷却所述至少两个工件是在将足够的能量施加至所述至少两个工件之后进行。

4.如权利要求1所述的焊接方法，其中冷却所述至少两个工件是在将足够的能量施加至所述至少两个工件之前进行。

5.如权利要求1所述的焊接方法，其中使用包括配置成输送所述冷却剂的通路的冷却系统来进行所述冷却。

6.如权利要求5所述的焊接方法，其进一步包括至少部分地基于所述马氏体回火温度确定流经所述通路的所述冷却剂的流速。

7.如权利要求6所述的焊接方法，其进一步包括至少部分地基于所述至少两个工件中的所述热影响区的位置来确定冷却位置，其中，所述冷却位置是在需要冷却以最小化所述热影响区中的软化的所述至少两个工件中的区域。

8.如权利要求7所述的焊接方法，其中冷却所述至少两个工件包括主要冷却所述至少两个工件的所述热影响区。

9.如权利要求1所述的焊接方法，其中所述至少两个工件中的至少一个由铝合金制成。

10.如权利要求1所述的焊接方法，其中施加足够的能量是从由弧焊接、激光焊接、电阻点焊、固态焊接、超声波焊接及其组合组成的组中选择的熔焊过程的一部分。

11.如权利要求1所述的焊接方法，其中施加足够的能量是摩擦搅拌焊接过程的一部分。

12.如权利要求1所述的焊接方法，其中施加足够的能量是激光电弧复合焊接过程的一部分。

13.如权利要求1所述的焊接方法，其进一步包括将填充材料添加到所述熔池。

14.一种焊接系统，其包括：

能量源，其配置成供应能量；

焊接头，其联接到所述能量源并配置成将足够的能量引导到至少两个工件以在目标位置熔化所述至少两个工件从而形成熔池，所述目标位置位于所述至少两件工件之间的过盈处；

控制模块，其经编程以：

至少部分地基于所述至少两个工件的化学组成来确定所述至少两个工件的马氏体回火温度；

经由控制模块确定所述至少两个工件的温度，以便确认热影响区在工件中的位置；

至少部分地基于所述马氏体回火温度来确定冷却剂的温度；和

冷却系统，其配置成承载所述冷却剂以冷却所述至少两个工件，使得所述至少两个工件在所述热影响区的温度经控制低于所述马氏体回火温度，以便最小化所述热影响区的软化，其中每个热影响区是受到热量的所述熔池周围的所述至少两个工件的区域，所述热量源于在所述目标位置处施加到所述至少两个工件的所述能量。

15.如权利要求14所述的焊接系统，其中所述冷却系统配置成当所述焊接头将所述能量从所述能量源引向所述至少两个工件时冷却所述至少两个工件。

16.如权利要求14所述的焊接系统，其中所述冷却系统具有配置成输送冷却剂的通路。

17.如权利要求16所述的焊接系统，其中所述控制模块配置成至少部分地基于所述马氏体回火温度来确定流经所述通路的所述冷却剂的流速。

18.如权利要求17所述的焊接系统，其中所述冷却系统包括配置成控制所述冷却剂的所述流速的控制阀。

19.如权利要求17所述的焊接系统，其中，所述控制模块配置成至少部分地基于所述至少两个工件中的所述热影响区的位置来确定冷却位置，其中，所述冷却位置是需要冷却以最小化所述热影响区中的软化的所述至少两个工件中的区域。

说明书

焊接方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种焊接方法和系统。

背景技术

[0002] 焊接是通过引起聚结来接合材料(通常是金属)的过程。这通常通过熔化工件以形成熔料池(熔池)进行，该熔料池经冷却成为牢固的接头，压力有时与热量配合使用或独立使用来产生焊接。作为非限制性示例，激光束可以应用在两个金属工件之间，在工件内产生热量。工件完全或部分地由基材(诸如钢)制成。熔池形成，其中的温度高于受热基材的熔点。有时，添加填充材料以改变焊接点的组成。接着，熔池冷却并成为焊缝。

发明内容

[0003] 许多不同能量源可用于焊接，包括激光、电弧、电子束等。在焊接期间，通过使用合适的能量源将能量施加到至少两个工件之间以在两个工件之间的过盈处产生热量。作为非限制性示例，在激光焊接期间，激光焊接头将能量引导至两个工件之间的过盈处的目标位置。结果，在目标位置处的工件的基材(有时与填充材料一起)熔化从而形成熔池。未熔化的熔池周围的基材区域也受到利用焊接头施加的能量所产生的热量的影响并因此称为热影响区(HAZ)。HAZ中的热量可以改变基材的微观结构，从而改变HAZ处的基材的机械性能。因而HAZ指的是未熔化的基材区域，而且其微观结构和性能通过焊接发生了改变。在大多数情况下，HAZ上的焊接影响可能是不利的，这取决于基材和焊接过程的热量输入。例如，高强度钢的HAZ通常在焊接后软化。结果，基材的HAZ处的硬度相对于基材的硬度降低。软化的程度和幅度主要取决于基材以及通过焊接热过程输入的热量的量和浓度。因此，为了使得HAZ软化最小化，控制HAZ的热过程是有用的。

[0004] 已经开发出一种利用外部冷却单元以与正常的焊接条件相比较的加快的HAZ中的冷却速度来使得HAZ软化最小化的焊接方法。正常的焊接条件指的是焊接点自然冷却到室温。在一个实施例中，焊接方法包括以下步骤：(a)至少部分基于第一工件和第二工件的基材(例如金属)的化学组成和微观结构经由控制模块确定马氏体回火温度、马氏体回火的温度(即马氏体回火温度)，其为HAZ的一个主要原因；(b)将足够的能量施加到工件以在目标位置熔化工件，从而形成熔池；(c)至少部分地基于马氏体回火温度和HAZ宽度经由控制模块确定冷却剂的目标温度与冷却范围；和(d)冷却工件，使得在多个HAZ处的工件的温度不会达到马氏体回火温度以便最小化多个HAZ处的软化。每个HAZ是受热的熔池周围的工件区域，该热量源于在目标位置处施加到工件的能量。术语“马氏体回火温度”指的是这样一种温度，即在该温度下回火马氏体形成在基材中。

[0005] 本发明还涉及一种用于最小化HAZ软化的焊接系统。在一个实施例中，焊接系统包括配置成供应能量的能量源和联接到能量源的焊接头。焊接头配置成将足够的能量引导到至少两个工件以熔化目标位置处的工件从而形成熔池。焊接系统进一步包括经编程以执行以下指令的控制模块：(a)至少部分地基于基材的化学组成和微观结构来确定工件的马氏体回火温度；和(b)至少部分地基于马氏体回火温度和HAZ宽度来确定冷却剂的目标温度与冷却范围。焊接系统进一步包括冷却系统，冷却系统配置成承载具有合适的冷却程度和幅度的冷却剂以冷却工件，使得在多个HAZ处的工件的温度达不到马氏体回火温度，以便最小化在多个HAZ处的软化，使得在工件的多个HAZ处的马氏体回火温度和其保持时间通过外部加强冷却以增强的冷却速度得到降低和缩短。

[0006] 从以下结合附图对实施本发明的最佳方式进行的详细描述中能够很容易了解到本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

[0007] 图1是根据本发明的实施例的焊接系统的示意图；

[0008] 图2A是由对接接头接合的两个工件的示意性顶视图；

[0009] 图2B是由对接接头接合的两个工件的示意性侧视图；

[0010] 图2C是由搭接接头接合的两个工件的示意性顶视图；

[0011] 图2D是由搭接接头接合的两个工件的示意性侧视图；

[0012] 图2E是由搭接接头接合的三个工件的示意性侧视图；

[0013] 图3是示出根据本发明的实施例的焊接方法的流程图；和

[0014] 图4是示出使用图3的焊接方法的焊缝的硬度测试结果的曲线图；

[0015] 图5是类似于图4曲线图的曲线图，但其示出的是6061铝合金的硬度测试结果；

[0016] 图6是根据本发明的另一实施例的焊接系统的示意图，其中，所述焊接系统包括导管；

[0017] 图7是图6中所示的焊接系统的导管的示意图；

[0018] 图8是根据本发明的另一实施例的焊接系统的示意图；和

[0019] 图9是根据本发明的另一实施例的焊接系统的示意图。

具体实施方式

[0020] 现在参照附图，其中在所有附图中类似标记指示对应的零件，图1示意性地示出了根据本发明的实施例的焊接系统100。焊接系统100可以用于焊接相同或不同的材料制成的至少两个工件10、12。工件10、12可以是，例如金属片。在本发明中，工件10可称为第一工件，且工件12可称为第二工件12。第一工件10和第二工件12的基材可以包括至少一种合金。作为非限制性示例，基材可以是铁基合金(例如，钢)、铝合金或镁。例如，基材可以是先进高强度钢(AHSS)。AHSS是具有除了足以产生独特的机械性能(诸如高应变硬化能力和超高屈服和拉伸强度)的数量的铁素体-珠光体(例如，马氏体、贝氏体、奥氏体和/或残余奥氏体)之外的微观结构的钢。AHSS包括，但不限于双相(DP)、相变诱发塑性(TRIP)、复相(CP)和马氏体钢(MS)以及压硬化钢(PHS)。DP钢包括含有岛状物形式的硬马氏体第二相的铁素体基体。CP钢包括铁素体/贝氏体基体内的相对少量的马氏体、残余奥氏体和珠光体。MS钢具有含有少量的铁素体和/或贝氏体的马氏体基体。TRIP钢的微观结构是嵌在铁素体主基体中的残余奥氏体。AHSS是根据其冶金类型(例如，DP、TRIP、CP等)以及它们兆帕强度(MPa)而命名和销售的。例如，DP980指的是一种具有980兆帕最小屈服强度的双相钢类型。AHSS可在车辆中使用，诸如汽车和卡车。

[0021] 继续参考图1，焊接系统100包括控制模块102。术语“控制模块”、“模块”、“控制”、“控制器”、“控制单元”、“处理器”和类似的术语指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序或例程的中央处理单元(优选地为微处理器)以及相关联的存储器和储存器(只读存储器、可编程只读存储器、随机存取存储器、硬盘驱动器等等)、组合逻辑电路、时序逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号调节和缓冲电路和其它提供所述功能的部件中的一个或多个的任一个或各种组合。“软件”、“固件”、“程序”、“指令”、“例程”、“代码”、“算法”和类似术语指的是任何控制器可执行指令集。作为非限制性示例，控制模块102可包括至少一个处理器和相关联的存储器。无论其具体的结构如何，控制模块102可基于存储在内部或外部存储器中的指令来控制焊接系统100的整体操作。

[0022] 焊接系统100进一步包括焊接头104以及用于控制焊接头104相对于第一工件10和第二工件12的移动和操作的机器人控制单元106。机器人控制单元106可以是能够控制焊接头104的移动和位置的计算机数字控制(CNC)单元。为此，机器人控制单元106机械地联接到焊接头104并与控制模块102进行电子通信。因此，机器人控制单元106可以接收来自控制模块102的输入(即，指令)，然后可以相对于第一工件10和第二工件12停止或移动焊接头104。

[0023] 除了机器人控制单元106，焊接系统100还包括配置成供应能量E(例如，诸如气火焰、电弧、激光、电子束、摩擦或超声)的能量源108。能量源108联接到焊接头104，并且焊接头104可以将来自能量源108的能量E(例如，气火焰、电弧、激光、电子束、摩擦或超声)引向第一工件10和第二工件12。机器人控制单元106与能量源108进行电子通信，并因此可以激活或停用能量源108。一旦激活，焊接头104将来自能量源108的能量E引向第一工件10和第二工件12。一旦停用，焊接头104停止将来自能量源108的能量E引向第一工件10和第二工件12。

[0024] 焊接系统100进一步包括数据采集单元112和至少一个温度传感器110，该至少一个温度传感器110能够检测第一工件10和第二工件12的温度并产生指示在目标位置T处和靠近目标位置T的第一工件10和第二工件12的温度的温度信号S。温度传感器110与数据采集单元112电子通信，并且可以是高温计、热敏相机或它们的组合。温度传感器110也可以是诸如热电偶的接触式温度传感器。数据采集单元112接收来自温度传感器110的输入(例如，温度信号S)并存储指示第一工件10和第二工件12的温度的数据。因此，数据采集单元112包括能够存储从温度传感器110接收的数据的存储器。控制模块102与数据采集单元112进行电子通信，并可以接收来自数据采集单元112的与工件温度相关的数据。

[0025] 焊接系统100可以用于将第一工件10和第二工件12焊接在一起。为此，一旦焊接头104到达第一工件10和第二工件12之间的过盈处的目标位置T，机器人控制单元106激活能量源108。一旦激活，能量源108提供能量E至焊接头104，并且焊接头104将能量E引到目标位置T，该目标位置T在第一工件10和第二工件12之间的过盈处。焊接头104应该提供足够的能量E到第一工件10和第二工件12以熔化在目标位置T处的第一工件10和第二工件12的基材。
换句话说，由焊接头104施加的能量E应足以产生足够的热量来熔化在目标位置T处的第一工件10和第二工件12的基材。填充材料可以添加到熔池中(例如，在第一工件10和第二工件
12之间的过盈处的位置)。术语“熔池”指的是熔化的基材的池，并且可以包括熔化的填充材料。熔池W然后冷却以形成焊接点14(图2A和图2B)，焊接点14使第一工件10和第二工件12接合以形成焊缝16，该焊缝16诸如为裁焊板或搭接接头或角焊缝接头以及T形接头。图2A示出了裁焊板的一个示例。如图2A中所示，焊缝16包括以对接接头类型和搭接接头类型焊接在一起的至少两个工件10、12。图2C和图2D示出了由搭接接头14A接合的工件10、12。图2E示出了由搭接接头14A接合在一起的三个工件10、12、13。

[0026] 继续参考图1，虽然不能直接经受到能量E，熔池W周围的第一工件10和第二工件12的区域也受到热量影响，因此称为热影响区(HAZ)。具体地，HAZ指的是在熔池W周围的第一工件10和第二工件12中基材的微观结构由于在目标位置T处施加到第一工件10和第二工件12的能量E产生的热量而变化的区域。由于在其微观结构中的变化，基材可以在HAZ处软化。
HAZ软化导致基材的强度、硬度、延展性和可成形性发生变化。例如，HAZ的硬度可能低于基材BM的硬度(在焊接完成之后)。

[0027] 为了最小化HAZ软化，多个HAZ在焊接过程中或焊接过程之后冷却。此外，工件10、12在焊接之前冷却减少了HAZ软化。为此，冷却系统114可以用于在焊接过程期间、焊接过程之后或焊接过程之前来冷却多个HAZ。冷却系统114可以是焊接系统100的外部或一部分。无论如何，冷却系统114与控制模块102进行电子通信，并且包括冷却控制器116和用于输送冷却剂C，诸如水的通路120。通路120可以是管，诸如铜管或适合于输送冷却剂C的任何其它设备。通路120(例如，铜管)可邻近第一工件10和第二工件12设置，使得流经通路120的冷却剂C可冷却第一工件10和第二工件12。冷却控制器116流体地联接到冷却剂源118，并且因此可以接收来自冷却剂源118的冷却剂C。例如，冷却剂C可以是任何类型的流体(例如，液体或气体)，并且，因此冷却控制器116可接收冷液体(例如，冷水)或冷气体(例如，冷却器气体)。换句话说，冷却剂源118与冷却系统114流体连通(例如，液体或气体连通)。冷却剂源118包含冷却剂(例如，水)。冷却控制器116可以控制冷却剂C的温度(即，冷却剂或目标温度)。为此，冷却控制器116可以包括冷却装置122，诸如冷却器。冷却装置122将热量从冷却剂C除去，且冷却控制器116可将冷却剂C在控制的温度下供应至通路120。冷却控制器116还可以控制输送到通路120的冷却剂C的流速(即，冷却剂流速)。为此，冷却控制器116可以包括至少一个配置成控制冷却剂C的流速的控制阀124。除了流速，冷却控制器116还可以通过例如允许冷却剂C流经一些(但不是全部)通路120来控制冷却的位置。为此，冷却控制器116可以包括能够控制通过通路120的冷却剂C的流量的另外的阀(未示出)。

[0028] 图3示出了用于接合至少两个工件10、12(图2A)的焊接方法200。特别是，焊接方法200能够通过冷却第一工件10和第二工件12以便最小化HAZ的软化来增强焊接点14(图2A)的机械性能。如上所讨论，为了增强焊接点14(图2A)的机械性能(例如，强度、硬度、延展性和可成形性)，在焊接过程中将HAZ软化最小化是有用的。对受到激光焊接的DP980钢进行的实验已经证明通过使用本发明公开的焊接方法200来冷却工件10、12的HAZ得到与其中HAZ未根据焊接方法200所述进行冷却的焊缝相比具有增加的强度和延展性的焊接点14。参见下表A。此外，使用焊接方法200产生的裁焊板的可成形性与使用不包括冷却多个HAZ的焊接过程所产生的裁焊板的可成形性相比有所提高。参见下表B。进一步地，使用焊接方法200产生的裁焊板的硬度与使用不包括冷却多个HAZ的焊接过程所产生的裁焊板的硬度相比有所提高。参见图4和图5中的曲线图。在图4中，HV表示维氏硬度标度中的硬度，D表示以毫米为单位距焊接中心线的距离，X表示使用常规焊接的数据点，Y表示使用焊接方法200的数据点，WJ表示焊缝，HAZ表示热影响区，且BM表示HAZ周围的基材。图5是类似于图4曲线图的曲线图，但其示出的是6061铝合金的硬度测试结果。

[0029]

[0030] 表A

[0031]

[0032] 表B

[0033] 焊接方法200开始于步骤202。步骤202需要确定第一工件10和第二工件12的化学组成。特别是，步骤202需要确定形成第一工件10和第二工件12的基材的化学组成。第一工件10和第二工件12可以具有相同或不同的化学组成。第一工件10和第二工件12的化学组成可以通过第一工件10和第二工件12的供应商提供，并且可能存储在例如查找表中的控制模块102的存储器中。此外，第一工件10和第二工件12的化学组成也可以通过其它方法，诸如X射线荧光(XRF)和DES的非限制性方法来确定。因此，控制模块102可通过从它的存储器中检索信息来确定第一工件10和第二工件12的化学组成。

[0034] 焊接方法200接着进行到步骤204。步骤204需要至少部分地基于第一工件10和第二工件12的化学组成和微观结构经由控制模块102来确定第一工件10和第二工件12的马氏体回火温度。特别是，步骤204需要经由控制模块102计算形成第一工件10和第二工件12的基材的马氏体回火温度。

[0035] 焊接方法200接着进行到步骤206。步骤206需要施加足够的能量E到第一工件10和第二工件12以在目标位置T熔化第一工件10和第二工件12，从而形成熔池W。如上所讨论的，目标位置T是在第一工件10和第二工件12之间的过盈处。能量E(例如，激光)可以通过使用如以上所讨论的焊接头104、机器人控制单元106和能量源108施加到第一工件10和第二工件12。因此，步骤206还可以包括将焊接头104定位在目标位置T上方的第一工件10和第二工件12之间的过盈处，然后使用机器人控制单元106激活能量源108以将能量E施加到目标位置T处的第一工件10和第二工件12。步骤206可以进一步包括一旦基材达到其熔点，将填充材料添加到目标位置T处的基材。换句话说，步骤206可以包括将填充材料添加至熔池。步骤206可以是熔焊过程的一部分。作为非限制性示例，熔焊过程可以是弧焊接(例如，钨极惰性气体(TIG)焊接、等离子焊接、气体保护钨极弧焊接(GTAW))、激光焊接、电阻点焊、固态焊接(例如，摩擦搅拌焊接)、超声波焊接或它们的组合，诸如激光电弧复合焊接。

[0036] 焊接方法200接着继续进行到步骤208。步骤208需要经由控制模块102确定第一工件10和第二工件12的温度(即，测得的温度)，以便确认热影响区(HAZ)在第一工件10和第二工件12的基材中的位置。为此，温度传感器110可以检测第一工件10和第二工件12在目标位置T(图1)和目标位置T周围的温度。温度传感器110然后产生温度信号S，其指示沿着第一工件10和第二工件12的不同位置处的温度。控制模块102经由数据采集单元112接收温度信号S。为了确认HAZ，控制模块102可确认第一工件10和第二工件12的区域，其中，基材的温度等于或大于温度阈值。作为非限制性示例，温度阈值可具有亚共析钢的下限临界温度(Ac1)或亚共析钢的上限临界温度(Ac3)。在本发明中，术语“亚共析钢的下限临界温度(Ac1)”指的是在加热过程中，奥氏体开始形成的温度。术语“亚共析钢的上限临界温度(Ac3)”指的是在加热时完成铁素体向奥氏体转变的温度。控制模块102可确定基材的HAZ位于其中测量温度范围介于下限温度阈值和上限温度阈值之间的区域内。下限温度阈值可以是基材的下限临界温度(Ac1)或马氏体起始温度(Ms)。上限温度阈值可以是基材的上限临界温度(Ac3)或熔点。HAZ不包括基材在焊接过程中熔化的基材区域。

[0037] 然后，焊接方法200继续进行到步骤210。步骤210需要经由控制模块102来确定冷却参数，所述冷却参数适于冷却第一工件10和第二工件12直到在HAZ处的第一和第二工件的温度经控制低于步骤204中确定的马氏体回火温度。因此，步骤210需要至少部分地基于马氏体回火温度经由控制模块102来确定用于HAZ的冷却参数。冷却参数可包括，但不限于流经通路120以及第一工件10和第二工件12中的冷却位置的冷却剂C的目标温度和目标流速。冷却剂C的目标温度也称为冷却剂温度，并且流经通路120的冷却剂C的流速称为冷却剂流速。因此，步骤210包括至少部分地基于在步骤204中确定的马氏体回火温度和HAZ宽度经由控制模块102来确定冷却剂温度。“HAZ宽度”指的是HAZ的宽度。此外，步骤210包括至少部分地基于在步骤204中确定的马氏体回火温度经由控制模块102来确定冷却剂流速。此外，步骤210包括至少部分地基于在步骤208中确定的HAZ的位置经由控制模块102来确定第一工件10和第二工件12中的冷却位置。在本发明中，“冷却位置”指的是应该冷却以最小化HAZ软化的第一工件10和第二工件12中的区域。冷却参数还可以包括冷却范围。术语“冷却范围”指的是进入通路120的冷却剂C和离开通路120的冷却剂C之间的温度差。步骤210还包括确定该冷却范围。

[0038] 焊接方法200接着进行到步骤212。步骤212需要冷却第一工件10和第二工件12(使用冷却系统114)，使得在HAZ处的第一工件10和第二工件12的温度经控制低于马氏体回火温度以最小化HAZ处的软化。如上所讨论的，每个HAZ是受热的熔池W周围的第一工件10和第二工件12的区域，该热量源于在目标位置T处施加到第一工件10和第二工件12的能量E。为了冷却第一工件10和第二工件12，冷却系统114通过通路120输送冷却剂C(例如，冷水)以冷却第一工件10和第二工件12的HAZ。特别是，冷却系统114以在步骤210中确定的冷却剂温度和冷却剂流速将冷却剂C供应至通路120。另外，冷却系统114配置成承载冷却剂C并输送冷却剂C至与在步骤210中确定的冷却位置相邻的通路120。因此，冷却系统114可以主要冷却第一工件10和第二工件12的HAZ周围。还可以设想到冷却系统可仅冷却第一工件10和第二工件12的HAZ。步骤212(即，冷却)和步骤206(即，施加能量E)可以同时进行。另外，步骤212(即，冷却)可以在步骤206(即，施加能量E)之前或之后进行。

[0039] 图6示出了焊接系统100的另一实施例。在本实施例中，可以是管或夹紧轮的通路120用于将工件10、12冷却并夹紧在一起。焊接系统100进一步包括至少一个导管121以将冷却剂C输送至通路120。本实施例的焊接方向WD与其它实施例不同。如图7所示，导管121包括输送冷却剂A的第一区域123和提取使用过的冷却剂H(例如，温水)的第二区域125。

[0040] 图8示出了焊接系统100的另一实施例。在本实施例中，焊接系统100沿相同的焊接方向WD。能量E施加到通路120之间，通路120可以用于冷却和夹紧。在本实施例中，元件120是车轮并且冷却剂沿着导管在车轮内通过。能量设置在两个车轮之间。车轮移动的方向与焊接方向WD相同。

[0041] 图9示出了焊接系统100的另一实施例。在本实施例中，焊接系统100包括用于夹紧工件10、12的相夹紧机构130。相夹紧机构也可以承载冷却剂以冷却HAZ。焊接系统100可以包括夹紧的相变材料。相变材料也可以将热量带走以冷却HAZ。另外，相变材料可以围绕HAZ嵌入任何夹紧来冷却HAZ。

[0042] 虽然详细描述了用于实施本发明的最佳方式，但本发明所涉及的技术领域内的业内人士知道，在所附权利要求书的范围内，可存在用于实践本发明的各种可选的设计和实施例。