[发明专利]焊接电极、用于阻抗点焊的方法和机动车

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于阻抗点焊(Widerstandspunktschweißen，有时称为电阻点焊)的焊接电极以及一种用于工件尤其车身部件的阻抗点焊的方法。此外本发明涉及一种机动车，该机动车具有构件组，该构件组的构件利用根据本发明的用于阻抗点焊的方法连接。

背景技术

已知的问题是，用于阻抗点焊的电极经受相对高的磨损或需要相对高的再加工耗费。这尤其涉及用于焊接强烈氧化的材料(例如铝板件或镁板件)的焊接电极。相比于钢材料的阻抗点焊，用于铝板件或镁板件的焊接的阻抗点焊电极的寿命降低了直到90%。以相应的方式在此可在再加工、腐蚀保护和质量保证方面引起提高的耗费。

在这些轻金属处实施的阻抗点焊尤其对于点腐蚀(Lochkorrosion，有时称为孔腐蚀)是无抵抗力的，因为通常应用的铜电极的颗粒与铝板件或镁板件连接并且由此促进焊接部位的腐蚀。因此必要的是，当尤其在轻质结构区域中进行阻抗点焊时降低磨损以及也降低易受腐蚀性(Korrosionsanfälligkeit)。

在用于阻抗点焊的电极处的典型的磨损迹象在附图1中呈现。

图1以传统的焊接电极的端侧的俯视图示出了端面3，在该端面3处以环面为出发点侵蚀4已经相对于端面的中心扩散。在此明显地可看出在侵蚀4的区域中的裂开的表面。

对于该侵蚀的原因在于接触引起的、在焊接电极的贴靠面上的不均匀的热分配。

在焊接电极在其贴靠面上的不均匀的负载的情况中产生在电极和与电极接触的工件之间的不均匀的接触阻抗分配。在提高的接触阻抗的区域中因此产生阻抗引起的提高的热输入。由此产生在电极罩表面之上的不同的温度梯度，所述温度梯度在承载面的边界区域中达到最大。那里的温度能够超过铜和铝的熔化温度，从而能够产生彼此接触的材料的软化或甚至熔化并且由此在这些材料之间能够发生焊接过程(Lötvorgang)。这能够导致在焊接电极和待焊接的工件之间的固定的机械连接。因此在完成工件的焊接后在将焊接电极从待焊接的工件上松开的过程中能够产生颗粒从焊接电极剥落，该颗粒保留在待焊接的工件处。由此产生焊接电极的压靠面的还更粗糙的结构并且因此在任何另外的焊接中产生还更不平均的力分配。因此利用任何另外的焊接点在焊接电极的承载面处的侵蚀区域扩大。如果在焊接电极和待焊接的工件之间产生非常固定的机械连接，当焊接电极实施成带有与待焊接的工件固定地连接的电极罩并且在罩的内部中设置有用于引导冷却介质的管道时，甚至能够产生贴靠失效。在这样的情况中用于将冷却介质运载到电极罩的流动技术上的连接能够断开，这能够导致冷却介质的排出和/或导致电极的降低的冷却。

为了克服一些这样的问题选择不同的方式。一些汽车制造商在执行焊接过程后或期间关于待焊接的工件实施焊钳的运动，从而存在的磨损迹象或机械的连接被剪断并且因此尽管磨损但另一焊接是可能的。当然通过这种方式无法保证，焊接电极的颗粒不遗留在待焊接的工件的表面上并且形成部分显著的腐蚀潜能。为了执行提到的相对运动(该相对运动常常实现为转动)，在待焊接的工件处还应保持相应的容积自由，焊钳的相对运动能够在该容积中发生。

此外代替圆柱形的或棒形的电极也使用所谓的环形电极，该环形电极此外在其起接触作用的表面处具有一定的结构，由此应当在焊接过程期间实现改善的接触。然而该方案的缺点是利用环形电极焊接的焊接点的视觉迹象图以及腐蚀潜能，该腐蚀潜能通过生成的焊接点的更大的粗糙度提高。该相对粗糙的表面也阻止了焊接的连接的超声波检查的可能性。

用于克服前述问题的另一方式存在于由电极施加的压紧力的提高以及不同的电流特性(Stromprofil)。当然待焊接的构件也必须能够忍受住高的压紧力。此外存在提高的控制技术上的耗费以用于实现不同的电流曲线。

此外研发了这样的用于阻抗点焊的电极，即其具有由碳化钛制成的覆层，该覆层应当提高电极的寿命。然而该设计方案的缺点是，电极的再加工尤其后铣削由于由碳化钛制成的相对薄的表面层是不可能的。因此焊接电极的相对频繁的更换是必需的，这继而提高了制造时间。此外在这样的覆层中由于在碳化钛和铝表面之间的差的热传导也不可避免电极罩的所谓的“粘贴(Ankleben)”。

用于针对钢板件的阻抗点焊的通常的电极由铜或弥散强化的铜制造。这包括由非常有传导能力的材料制成的电极罩或电极护套和由高强度的材料制成的电极芯。该组合然而仅仅受限地适用于轻金属的焊接，因为描述的磨损迹象通过带有更低的电导率的芯提高。