[发明专利]点焊的生产线或装配线方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明为美国专利申请NO.11/298,216，名称为“METHOD OFELECTRICAL RESISTANCE SPOT WELDING”，申请日为2005年12月9日的部分连续申请，该案全文加入于此。

技术领域

本发明涉及一种电阻焊接方法。更具体地，提供了一种对应于电极横截面的尺寸变化而调节施加到电极上的作用力的电阻焊接工艺。通过测量电极横截面的尺寸变化并对应于电极的尺寸变化而调节施加到电极上的作用力，可以增加该焊接工艺的寿命而不降低焊接性能。

背景技术

铝的电阻点焊工艺通常比标准钢和镀层钢的电阻焊接方法具有更短的电极寿命。希望延长电极的寿命，因为这样降低维护成本、提高焊接质量、更重要的是产量得到提高。铝的电阻焊接的一个缺点是电极腐蚀，这造成电极接触面的端部几何形状的变化。该电极端部几何形状的变化在焊接工艺的整个寿命周期(life cycle)中在被焊接的金属板的接触面上产生压强和电流的不规则分布，并且最终造成不充分焊接或不连续焊接(discrepant weld)。在剥离测试中获得的一个不连续焊接的例子显示在图1中。

现有技术中用于延长铝的电阻点焊的寿命周期的方法是通过机械和/或化学手段来改变铝的焊接面的接触电阻。一些例子包括：扭转电极，电弧清洁铝板表面，和差动表面处理(differential surface treatment)。尽管这些技术能改善性能，但是它们不能容易地结合到现有的电阻点焊工艺中，并且不利地增加了工艺成本。

另一延长电阻点焊中电极的寿命周期的方法是电流步进。电流步进是用增大电流来补偿由于腐蚀而造成的电极接触面的面积增加。通常，电流步进由使用者根据所完成的焊接的增加来编程。例如，以24.0kA进行焊接1-100，以25.0kA进行焊接100-200。

此外，铝金属的电阻点焊的寿命周期可以通过以在抛光之间进行约14-20次焊接的频率机械抛光电极而得以延长。在该方法中，工具和研磨介质(诸如砂纸、scotchbrite或切割工具)被放置在处于低压强的电极之间并旋转直到在电极腐蚀过程中在电极端部产生的金属间化合物(intermetallic)被去除为止。与上述用于延长电阻焊接的寿命周期的现有技术方案相似，电极的机械抛光不能容易地结合到现有的方法中，并且不利地增加了生产成本。

Wang等人的名称为“Resistance Welding Condition Method”的美国专利申请公开2005/0045597A1描述了一种在电阻焊接中监测焊接质量的已有方法。Wang等人的该申请公开了通过测量焊接面上的焊点压痕的尺寸变化，可以监测焊接质量。Wang等人的该申请进一步公开了，通过响应于焊接过程中的焊接压痕的尺寸变化来改变焊接电流，可以改善焊接质量。与其他传统的焊接工艺类似，Wang等人的该申请没有测量由于电极腐蚀而引起的电极的尺寸变化。此外，Wang等人的该申请没有将腐蚀电极的尺寸变化与整个焊接过程中金属板的接触面上压强的不规则性联系起来。

由此，需要一种延长电极的寿命而不大幅增加生产成本的电阻焊接方法。

发明内容

本发明的一个方面是一种改进的电阻点焊方法，其无需对现有的电阻焊接工艺进行显著修改。本发明的另一方面提供了一种通过在电极寿命期间维持施加到焊接面的压强来延长电极寿命的手段。

在电阻焊接中，超过焊接电极的使用寿命时，响应于焊接低电阻金属所需的高电流，电极的接触面被腐蚀。电极端部(接触面)的腐蚀形成了增大的接触面，该增大的接触面将施加到待焊接表面的作用力分布在更大的面积上。通过将作用力分布在更大的面积上，接触面上的压强减小，从而造成不充分焊接或不连续焊接。本发明通过创造性的焊接方法延长了电极的使用寿命，并减小了不连续焊接的发生率，该方法包括以下步骤：

在一作用力下将金属板与至少一个具有初始接触面面积的电极相接触，以向所述金属板提供压强；通过所述至少一个电极将一电流施加到所述金属板；测量所述至少一个电极的尺寸变化；使所述至少一个电极的尺寸变化与所述初始接触面面积的变化相关联；以及

调节所述作用力来补偿所述至少一个电极的所述初始接触面面积的所述变化，以维持施加到所述金属板上的压强。