[發明專利]焊接電極切割刀具及其使用方法

有效

• 申請號: 201710281867.2
• 申請日: 2017-02-04
• 公開（公告）號: CN107030362B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: D·R·西格勒;B·E·卡爾森;M·J·卡拉古利斯;J·G·施羅思
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B23B5/16
• 分類號: B23B5/16;B23K11/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧;安文森

本發明涉及焊接電極切割刀具及其使用方法。公開了可以同時切割和復原遭受不同老化機制的兩個焊接電極的不對稱焊接面幾何形狀的切割刀具，連同在電阻點焊包括異質金屬工件的層疊工件期間使用這種切割刀具的方法。切割刀具包括第一切割槽和第二切割槽。第一切割槽由一個或多個第一切削表面限定并且第二切割槽由一個或多個第二切削表面限定。當在切割槽內接收電極焊接面并且轉動切割刀具時，第一切削表面和第二切削表面成型為分別切割和復原相互不同的第一焊接面幾何形狀和第二焊接面幾何形狀。

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年2月4日提交的美國臨時申請No.62/291030的權益。上述臨時申請全部納入本文參考。

技術領域

本公開的技術領域大致涉及修整焊接電極的切割刀具，焊接電極用于電阻點焊包括異質工件的層疊工件，如鋁工件和相鄰鋼工件。

背景技術

電阻點焊是被大量行業使用來連接兩個或多個金屬工件的處理。例如，汽車行業，在結構框架構件(如，車身側面和橫梁)和車輛封閉構件(如，車門，發動機蓋，行李箱蓋和升降門)以及其它的制造期間，通常使用電阻點焊來將金屬工件連接在一起。大量的點焊縫常常形成在圍繞金屬工件邊緣或一些其它連接區域的各個點，以確保部件在結構上完好。雖然點焊通常在實際中連接特定相似組成的金屬工件-如鋼對鋼和鋁對鋁-將更輕重量的材料并入車身結構中的需求，產生了在通過電阻點焊將鋼工件連接到鋁工件方面的關注。對電阻點焊異質金屬工件的上述需求不是唯一對于汽車行業；實際上，這延伸到可以使用點焊的其它行業，包括航空、造船、鐵路、和房屋建筑行業。

一般來說，電阻點焊依靠電流流動穿過疊加金屬工件以在指定的焊接位置內產生熱量。為了實現這種焊接工藝，一組相對焊接電極以表面對齊的方式被按壓在層疊工件的相對兩側，該層疊工件通常包括以重疊構造布置的兩個或三個金屬工件。電流隨后從一個焊接電極穿過金屬工件到另一個焊接電極。該電流的流動阻力在金屬工件內以及在它們的搭接界面處產生熱量。當層疊工件包括鋁工件和相鄰疊加的鋼工件時，在搭接界面處和這些異質金屬工件的塊狀材料內產生的熱量引起和增大從搭接界面延伸入鋁工件的熔融鋁焊接熔池。這個熔融鋁焊接熔池潤濕鋼工件的相鄰搭接表面，當電流流動中止時，固化成為焊接結合兩個工件在一起的焊接接頭。

用于導通電阻點焊的每個焊接電極包括置于電極本體一端上的焊接面。焊接面是焊接電極的接觸并且電連接層疊工件的那部分。經過重復電阻點焊操作的過程，由于在電流流動期間在焊接面產生大量的熱和用于保持焊接面抵靠層疊工件的高按壓力，焊接電極的焊接面容易老化。這種老化可能包括在升高溫度時焊接面的塑性變形和/或由電極和它的相應接觸工件之間的反應而產生的污染物堆積。為了延長焊接電極的壽命，特別是在制造環境中，焊接電極的焊接面可以周期性的恢復到它們的初始幾何形狀。這種恢復過程應當快速、實用和準確，以致通過將焊接電極保持在線下很長一段時間，它不會打斷生產操作。

將鋁工件電阻點焊到鋼工件充滿挑戰。除了需要周期性地修整經歷不同老化機制的焊接面，兩個工件的不同性能和鋁工件上機械上堅硬的、電絕緣的和自修復的耐火氧化層的存在，使其很難持續獲得具有適當外皮和橫截面強度的焊接接頭。考慮到以前點焊成果不是特別成功，包括自鉆鉚釘和流鉆螺釘的機械緊固件主要用于緊固鋁工件和鋼工件在一起。然而，與點焊相比，機械緊固件花費更長的時間安裝并具有高的消耗成本。它們還增加了車身結構的重量——當通過點焊的方式完成連接時可以避免的重量——抵消了通過在第一位置使用鋁工件獲得的重量節省。另外，由于機械緊固件通常由鋼制成，機械緊固件可以引入與鋁工件發生電化腐蝕的位置。

發明內容