[发明专利]以变总体磁场角焊接部件至工件表面的螺柱焊方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将部件焊接至工件表面的螺柱焊接方法，其包括的步骤有：将部件降低至工件的表面且接通电流；将部件升高离开工件，由此产生基本沿纵向方向取向的电弧，其中使用磁场影响该电弧，该磁场以相对于纵向方向的总体磁场角取向，且具有轴向分量和/或径向分量，且最后将部件降低至工件上，以建立焊接连接部。 

本发明还涉及一种将部件焊接至工件的装置，特别是用于执行上述的方法，其包括可将部件保持于其上的部件夹具、通过其部件夹具以及保持在其上的部件可沿纵向方向移动的线性电机、用于连接电焊接电流源的电流源连接部、以及用于产生磁场的磁场产生装置，其能够通过所述磁场影响在部件和工件之间点亮的电弧，其中该磁场以相对于纵向方向的总体磁场角取向，且具有轴向分量和/或径向分量。 

背景技术

在JP S39-27526中公开了该类型的螺柱焊接方法以及相应的装置。本文件公开了通过电弧将旋转对称的螺柱钉焊接在工件上，其中该电弧受磁场产生装置影响，该磁场产生装置具有电线圈和布置为相对于螺柱同中心且具有场形成器形式的轭架。在场形成器中的环形开口和螺柱之间产生空气间隙，其中磁场影响所述空气间隙中的电弧。在该示例中，场形成器被布置为使得磁场矢量相对于纵向轴线倾斜地取向，且因此磁场的径向分量和轴向分量作用在电弧上。通过径向分量使得电弧旋转。通过轴向分量使得电弧汇聚。 

在DE102009054365A1中公开了类似的方法。 

此外，DE10253415A1公开了一种焊接部件，其具有在工件上的细长的焊接表面，其中磁场产生装置沿该细长焊接表面前后移动电弧，其中当电弧已经达到端面的末端时磁场的极性被反转。 

介绍部分中引用的日本文献在部件由非磁性材料（例如铝）构成时不能 被使用，这是因为磁路由该部件闭合。 

在介绍部分中引用的类型的焊接方法中（其中由铝或其他非磁性材料构成的部件被焊接至相应的工件上），已知的是使用交流电流替代在上述方法中使用的直流电流来产生电弧。 

和该背景技术相反的，本发明的目的是描述一种改进的螺柱焊接方法以及一种改进的螺柱焊接设备。 

发明内容

该目标通过介绍部分中引用的类型的螺柱焊接方法实现，其中根据权利要求1，总体磁场角被故意地在电弧持续期间变动，以通过在电弧持续期间变动至少一次的径向分量和/或轴向分量的数学符号来动态地影响电弧。 

上述目标通过介绍部分中引用的类型的装置实现，其中一种磁场产生装置被设计为变动关于纵向方向的磁场的总体磁场角，以通过在电弧持续期间变动至少一次的径向分量和/或轴向分量的数学符号来动态地影响电弧。 

在本案中，电弧的动态影响被理解为指的是在将部件焊接至工件上的过程中影响电弧，其中该影响可涉及电弧的旋转方向以及聚焦（汇聚）和散焦。影响还可涉及电弧的类型或电弧中的电荷载体的类型。 

术语“总体磁场角（general magnetic field angle）”在该情形中被以下列方式理解。由于影响电弧的磁场并非均匀的，磁场角当在电弧的长度上观察时也非恒定的。但是，限定相应的磁场角的磁场强度的矢量优选地各自具有相同数学符号的径向分量和/或轴向分量。优选地，仅各矢量的径向分量和/或轴向分量的大小不同。特别地，总体磁场角可被理解为指的是中间磁场角（medium magnetic field angle）。 

如果术语“磁场角”在下文中使用，其意图涉及总体磁场角。 

可使用电方法和/或使用机械方法变动磁场角。 

在本案中，部件优选地被理解为指的是基本旋转对称的部件，例如，具有圆形横截面的螺柱或诸如具有环形横截面的螺母的环形部件。因此，部件的焊接表面可为基本圆形或基本环形的，其中环形形状不必须为连续的。焊接表面的轮廓不必须为圆形的，而是可以是多边形。 

根据本发明的焊接方法适用于任意类型的金属构成的部件。但是，在本示例中，特别重要的是该焊接方法能够用于由非磁性材料或略带磁性的材料 （诸如铝、铝合金、不锈钢等）构成的部件。 

用于产生电弧的电流可以是直流电流，但优选地是交流电流。因此，根据本发明的焊接方法高度可变，且可匹配至螺柱焊接的各种参数、边界条件和工艺流程。 

影响电弧的磁场优选地相对于电弧的纵向轴线总体倾斜地取向，且由此具有径向分量和轴向分量。