[發(fā)明專利]改進(jìn)的鋁點(diǎn)焊的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680052150.0
• 申請(qǐng)日: 2006-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101336148A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·J·斯皮內(nèi)拉;J·R·布羅肯伯勒;J·M·弗里迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 美鋁公司
• 主分類號(hào): B23K11/25
• 分類號(hào): B23K11/25
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 寇英杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電阻焊接方法。尤其是，本發(fā)明提供了一種這樣的電阻焊接方法，該電阻焊接方法能夠調(diào)節(jié)施加到電極上的力以對(duì)應(yīng)于電極橫截面的尺寸變化。通過(guò)測(cè)量電極橫截面的尺寸變化并調(diào)節(jié)施加到電極上的力以對(duì)應(yīng)于電極橫截面的尺寸變化，可以增加該電阻焊接方法的壽命而不降低焊接性能。

背景技術(shù)

與標(biāo)準(zhǔn)鋼或鍍層鋼的電阻焊接方法相比，鋁的電阻點(diǎn)焊方法通常具有較短的電極壽命。希望延長(zhǎng)電極的使用壽命，因?yàn)檫@樣能夠降低維護(hù)成本、改善焊接質(zhì)量、更重要的是產(chǎn)量得到提高。鋁的電阻焊接的一個(gè)缺點(diǎn)是電極腐蝕，這造成電極接觸面的端部幾何形狀的變化。該電極端部幾何形狀的變化在整個(gè)焊接過(guò)程的使用周期中在被焊接的金屬板的結(jié)合面上產(chǎn)生壓力和電流的不規(guī)則分布，并且最終造成不充分焊接或差異焊接。在剝離測(cè)試中獲得的差異焊接的一個(gè)例子顯示在圖1中。

現(xiàn)有技術(shù)中的用于提高鋁的電阻點(diǎn)焊的使用壽命的方法通過(guò)機(jī)械和/或化學(xué)方法來(lái)改變鋁的結(jié)合面的接觸電阻。一些例子包括：扭轉(zhuǎn)電極，電弧清潔鋁板表面，表面不均勻處理。盡管這些技術(shù)能改善效果，但是它們不能夠被容易地結(jié)合到現(xiàn)有的電阻點(diǎn)焊方法中，并且不利地增加了處理成本。

另一個(gè)提高電阻點(diǎn)焊中的電極的使用周期的方法是電流步進(jìn)。電流步進(jìn)是用加大電流來(lái)補(bǔ)償由于腐蝕而造成的電極接觸面的面積增加。通常，電流步進(jìn)被使用者根據(jù)已完成的焊接增量來(lái)編程。例如，在24.0kA下進(jìn)行焊接1-100次，在25.0kA下進(jìn)行焊接10-200次。

此外，鋁金屬的電阻點(diǎn)焊的使用周期在拋光之間可以通過(guò)以約14-20次焊接的頻率機(jī)械拋光電極得以延長(zhǎng)。在該方法中，工具和研磨介質(zhì)(如砂紙、scotchbrite或切割刀具)均放置在處于低壓力的電極之間并旋轉(zhuǎn)直到去除在電極腐蝕過(guò)程在電極端部產(chǎn)生的金屬間化合物。與上述的用于提高電阻焊接的使用周期的技術(shù)方案相似，電極的機(jī)械拋光不能夠被容易地結(jié)合到現(xiàn)有的方法中，并且不利地增加了生產(chǎn)成本。

Wang等人的發(fā)明名稱為“電阻焊接的控制方法”的美國(guó)專利US2005/0045597A1描述了一種在電阻焊接中監(jiān)測(cè)焊接質(zhì)量的已有方法。Wang等人公開(kāi)了通過(guò)測(cè)量結(jié)合面上的焊接痕的尺寸變化可以監(jiān)控焊接質(zhì)量。Wang等人進(jìn)一步公開(kāi)，通過(guò)響應(yīng)于焊接過(guò)程中的焊接痕的尺寸變化來(lái)改變電流可以改善焊接質(zhì)量。與其他傳統(tǒng)的焊接方法類似，Wang等人沒(méi)有測(cè)量由于電極腐蝕而引起的電極的尺寸變化。此外，Wang等人沒(méi)有將腐蝕電極的尺寸變化與整個(gè)過(guò)程中金屬板的結(jié)合面上壓力的不規(guī)則性聯(lián)系起來(lái)。

需要一種在不大量增加制造成本的情況下提高電極的使用壽命的電阻焊接方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)方面是一種改進(jìn)的電阻點(diǎn)焊方法，該方法無(wú)需對(duì)已有的電阻焊接方法進(jìn)行大量修正。本發(fā)明的另一方面提供了一種方法，其能夠在電極使用壽命期間通過(guò)維持施加在結(jié)合面上的壓力來(lái)提高電極的壽命。

在電阻焊接中超過(guò)焊接電極的使用壽命時(shí)，響應(yīng)于焊接低電阻金屬所需的高電流，電極的接觸面被腐蝕。電極端部(接觸面)的腐蝕形成了增大的接觸面，該增大的接觸面將施加在待焊接表面上的力分布在更大的面積上，通過(guò)將力分布在更大的面積上，結(jié)合面上的壓力減小，從而造成不充分焊接或差異焊接。本發(fā)明通過(guò)創(chuàng)造性的焊接方法延長(zhǎng)了電極的使用壽命，并減小了差異焊接的發(fā)生率，本發(fā)明的創(chuàng)造性的焊接方法包括以下步驟：

在一定力的作用下將金屬板與至少一個(gè)具有初始接觸面面積的電極接觸，以對(duì)所述金屬板提供壓力；通過(guò)所述至少一個(gè)電極將電流施加到所述金屬板上；測(cè)量所述至少一個(gè)電極的尺寸變化；使所述至少一個(gè)電極的尺寸變化與所述初始接觸面面積的變化相關(guān)聯(lián)；以及

調(diào)節(jié)所述力來(lái)補(bǔ)償所述至少一個(gè)電極的初始接觸面面積的所述變化以維持施加到所述金屬板上的壓力。

本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，通過(guò)將行程尺寸的變化與電極端部的接觸面面積的變化相關(guān)聯(lián)來(lái)測(cè)量電極的尺寸變化。所述行程尺寸被定義為在施加電流之前電極被驅(qū)動(dòng)的前進(jìn)距離，尤其是，該行程尺寸等于電極的起始位置與當(dāng)電極的端部首先接觸到金屬板的表面時(shí)電極的位置之間的差。數(shù)學(xué)算法將整個(gè)焊接周期中的行程尺寸的變化與由于電極腐蝕產(chǎn)生的電極接觸面的表面面積的變化相關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)學(xué)算法是所用到的電極幾何形狀類型的函數(shù)。