[發(fā)明專利]焊接電極和用于形成電阻點(diǎn)焊接頭的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210070093.6
• 申請(qǐng)日: 2012-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN102672334A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.K.瓦尼米塞蒂;D.R.西格勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B23K11/30
• 分類號(hào): B23K11/30;B23K11/11
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 葛青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及電阻點(diǎn)焊，且更具體地，涉及焊接電極和用于在工件中形成電阻點(diǎn)焊接頭的方法。

背景技術(shù)

電阻點(diǎn)焊可用于連結(jié)鋼基板。通常，電阻點(diǎn)焊可包括用力將工件(例如，要被連結(jié)的鋼基板)夾持在兩個(gè)焊接電極之間，并使電流從一個(gè)焊接電極流過(guò)工件到達(dá)第二焊接電極并持續(xù)一時(shí)間段，從而完成電回路。電流因?yàn)楣ぜ?nèi)的電阻而在基板對(duì)基板的貼合界面處和在電極對(duì)工件的兩個(gè)界面處產(chǎn)生熱。熱即刻熔化在基板對(duì)基板的貼合界面處的鋼基板，以形成焊核，即，電阻點(diǎn)焊接頭，且由此連結(jié)了鋼基板。

發(fā)明內(nèi)容

一種焊接電極，包括電極保持器和電極帽。電極帽可移除地附連到所述電極保持器且具有中央縱向軸線。所述電極帽還包括本體，具有近端和與所述近端間隔開的焊接表面，其中，所述焊接表面基本平滑且沒(méi)有限定在其中的任何溝槽。此外，焊接表面具有大約7mm到大約10mm的第一直徑、第一曲率半徑和與所述第一曲率半徑不同的第二曲率半徑。電極帽還包括裙?fàn)畈糠郑厮鲋醒肟v向軸線延伸離開所述本體，且被構(gòu)造為承靠所述電極保持器，以由此將所述電極帽可移除地附連到所述電極保持器。所述裙?fàn)畈糠志哂械谝幻妫浠酒叫杏谒鲋醒肟v向軸線且與所述焊接表面間隔開。所述本體具有第二面，其互連所述第一面和所述焊接表面；所述本體從所述第一面沿所述第二面向所述焊接表面呈錐形。

在一個(gè)變體中，電極帽的焊接表面包括隆起部，其與第二面間隔開。隆起部具有從大約8mm到大約40mm的第一曲率半徑和從大約4mm到大約7mm的第二直徑。焊接表面還包括肩部，其鄰接隆起部。另外，焊接表面具有不同于第一曲率半徑的第二曲率半徑。電極帽包括裙?fàn)畈糠郑溲刂醒肟v向軸線延伸離開本體并限定冷卻通道。裙?fàn)畈糠直粯?gòu)造為承靠電極保持器，以由此將電極帽可移除地附連到電極保持器。此外，本體從第一面沿第二面向焊接表面呈錐形，從而肩部鄰接第二面。

一種在工件中形成電阻點(diǎn)焊接頭的方法包括：將工件布置在第一焊接電極和第二焊接電極之間。該工件包括第一鋼基板，其布置為與第二鋼基板接觸，以在它們之間限定貼合界面。第一焊接電極和第二焊接電極每個(gè)包括電極保持器和電極帽，該電極帽可移除地附連到所述電極保持器且具有中央縱向軸線。所述電極帽包括本體，具有近端和與所述近端間隔開的焊接表面。所述焊接表面基本平滑且沒(méi)有限定在其中的任何溝槽，且焊接表面具有大約7mm到大約10mm的第一直徑、第一曲率半徑和與所述第一曲率半徑不同的第二曲率半徑。電極帽還包括裙?fàn)畈糠郑厮鲋醒肟v向軸線延伸離開所述本體。裙裝部分被構(gòu)造為承靠所述電極保持器，以由此將所述電極帽可移除地附連到所述電極保持器。所述裙?fàn)畈糠志哂械谝幻妫浠酒叫杏谒鲋醒肟v向軸線且與所述焊接表面間隔開。所述本體具有第二面，其互連所述第一面和所述焊接表面。此外，所述本體從所述第一面沿所述第二面向所述焊接表面呈錐形。本方法還包括將工件與第一焊接電極和第二焊接電極的每個(gè)的焊接表面接觸，以便在第一鋼基板和第一焊接電極之間限定第一焊接界面，并在第二鋼基板和第二焊接電極之間限定第二焊接界面。本方法還包括在第一焊接界面的第一面積上感應(yīng)出第一量的電阻熱、在第二焊接界面的第二面積上感應(yīng)出第二量的電阻熱、在貼合界面的第三面積上感應(yīng)出第三量的電阻熱、在第一鋼基板內(nèi)感應(yīng)出第四量的電阻熱和在第二鋼基板內(nèi)感應(yīng)出第五量的電阻熱。第三量的電阻熱、第四量的電阻熱和第五量的電阻熱每個(gè)小于第一量的電阻熱和第二量的電阻熱中的任一個(gè)。本方法還包括使得第一面積對(duì)第三面積的第一比和第二面積對(duì)第三面積的第二比每個(gè)最大化，以由此在工件中形成電阻點(diǎn)焊接頭。

焊接電極和本方法實(shí)現(xiàn)一種電阻點(diǎn)焊接頭的形成，其具有優(yōu)異的高循環(huán)疲勞壽命、優(yōu)異的剝離拉伸強(qiáng)度和對(duì)焊接接頭表面裂紋形成的減小敏感度。即，焊接電極和本方法形成的電阻點(diǎn)焊接頭被優(yōu)化以承受施加到第一鋼基板和第二鋼基板每個(gè)的高循環(huán)次數(shù)的拉伸剪切載荷。焊接電極和本方法實(shí)現(xiàn)一種電阻點(diǎn)焊接頭的形成，其在貼合界面處優(yōu)化地穿透第一鋼基板和第二鋼基板，以由此將第二鋼基板連結(jié)到第一鋼基板。即，第一量的電阻熱和第二量的電阻熱被分別分配在第一焊接界面和第二焊接界面上的優(yōu)化部分上，以形成電阻點(diǎn)焊接頭。更具體地，本方法使得第一比和第二比最大化，并促使形成具有例如沙漏形狀的電阻點(diǎn)焊接頭。即，第一鋼基板和第二鋼基板每個(gè)可具有熱影響區(qū)，熱影響區(qū)鄰近電阻點(diǎn)焊接頭并具有邊界，其中，邊界和貼合界面可在二者之間限定出一角，大于大約75度，例如，從大約80度到大約120度。焊接電極和本方法使得邊界和貼合界面之間的角最大化，從而第一鋼基板內(nèi)的熱影響區(qū)可與第二鋼基板內(nèi)的第二熱影響區(qū)組合，以形成大致沙漏的形狀。