[发明专利]焊接电极切割刀具及其使用方法

说明书

本发明涉及焊接电极切割刀具及其使用方法。公开了可以同时切割和复原遭受不同老化机制的两个焊接电极的不对称焊接面几何形状的切割刀具，连同在电阻点焊包括异质金属工件的层叠工件期间使用这种切割刀具的方法。切割刀具包括第一切割槽和第二切割槽。第一切割槽由一个或多个第一切削表面限定并且第二切割槽由一个或多个第二切削表面限定。当在切割槽内接收电极焊接面并且转动切割刀具时，第一切削表面和第二切削表面成型为分别切割和复原相互不同的第一焊接面几何形状和第二焊接面几何形状。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月4日提交的美国临时申请No.62/291030的权益。上述临时申请全部纳入本文参考。

技术领域

本公开的技术领域大致涉及修整焊接电极的切割刀具，焊接电极用于电阻点焊包括异质工件的层叠工件，如铝工件和相邻钢工件。

背景技术

电阻点焊是被大量行业使用来连接两个或多个金属工件的处理。例如，汽车行业，在结构框架构件(如，车身侧面和横梁)和车辆封闭构件(如，车门，发动机盖，行李箱盖和升降门)以及其它的制造期间，通常使用电阻点焊来将金属工件连接在一起。大量的点焊缝常常形成在围绕金属工件边缘或一些其它连接区域的各个点，以确保部件在结构上完好。虽然点焊通常在实际中连接特定相似组成的金属工件-如钢对钢和铝对铝-将更轻重量的材料并入车身结构中的需求，产生了在通过电阻点焊将钢工件连接到铝工件方面的关注。对电阻点焊异质金属工件的上述需求不是唯一对于汽车行业；实际上，这延伸到可以使用点焊的其它行业，包括航空、造船、铁路、和房屋建筑行业。

一般来说，电阻点焊依靠电流流动穿过叠加金属工件以在指定的焊接位置内产生热量。为了实现这种焊接工艺，一组相对焊接电极以表面对齐的方式被按压在层叠工件的相对两侧，该层叠工件通常包括以重叠构造布置的两个或三个金属工件。电流随后从一个焊接电极穿过金属工件到另一个焊接电极。该电流的流动阻力在金属工件内以及在它们的搭接界面处产生热量。当层叠工件包括铝工件和相邻叠加的钢工件时，在搭接界面处和这些异质金属工件的块状材料内产生的热量引起和增大从搭接界面延伸入铝工件的熔融铝焊接熔池。这个熔融铝焊接熔池润湿钢工件的相邻搭接表面，当电流流动中止时，固化成为焊接结合两个工件在一起的焊接接头。

用于导通电阻点焊的每个焊接电极包括置于电极本体一端上的焊接面。焊接面是焊接电极的接触并且电连接层叠工件的那部分。经过重复电阻点焊操作的过程，由于在电流流动期间在焊接面产生大量的热和用于保持焊接面抵靠层叠工件的高按压力，焊接电极的焊接面容易老化。这种老化可能包括在升高温度时焊接面的塑性变形和/或由电极和它的相应接触工件之间的反应而产生的污染物堆积。为了延长焊接电极的寿命，特别是在制造环境中，焊接电极的焊接面可以周期性的恢复到它们的初始几何形状。这种恢复过程应当快速、实用和准确，以致通过将焊接电极保持在线下很长一段时间，它不会打断生产操作。

将铝工件电阻点焊到钢工件充满挑战。除了需要周期性地修整经历不同老化机制的焊接面，两个工件的不同性能和铝工件上机械上坚硬的、电绝缘的和自修复的耐火氧化层的存在，使其很难持续获得具有适当外皮和横截面强度的焊接接头。考虑到以前点焊成果不是特别成功，包括自钻铆钉和流钻螺钉的机械紧固件主要用于紧固铝工件和钢工件在一起。然而，与点焊相比，机械紧固件花费更长的时间安装并具有高的消耗成本。它们还增加了车身结构的重量——当通过点焊的方式完成连接时可以避免的重量——抵消了通过在第一位置使用铝工件获得的重量节省。另外，由于机械紧固件通常由钢制成，机械紧固件可以引入与铝工件发生电化腐蚀的位置。

发明内容