[发明专利]改进的铝点焊的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻焊接方法。尤其是，本发明提供了一种这样的电阻焊接方法，该电阻焊接方法能够调节施加到电极上的力以对应于电极横截面的尺寸变化。通过测量电极横截面的尺寸变化并调节施加到电极上的力以对应于电极横截面的尺寸变化，可以增加该电阻焊接方法的寿命而不降低焊接性能。

背景技术

与标准钢或镀层钢的电阻焊接方法相比，铝的电阻点焊方法通常具有较短的电极寿命。希望延长电极的使用寿命，因为这样能够降低维护成本、改善焊接质量、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整个焊接过程的使用周期中在被焊接的金属板的结合面上产生压力和电流的不规则分布，并且最终造成不充分焊接或差异焊接。在剥离测试中获得的差异焊接的一个例子显示在图1中。

现有技术中的用于提高铝的电阻点焊的使用寿命的方法通过机械和/或化学方法来改变铝的结合面的接触电阻。一些例子包括：扭转电极，电弧清洁铝板表面，表面不均匀处理。尽管这些技术能改善效果，但是它们不能够被容易地结合到现有的电阻点焊方法中，并且不利地增加了处理成本。

另一个提高电阻点焊中的电极的使用周期的方法是电流步进。电流步进是用加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，电流步进被使用者根据已完成的焊接增量来编程。例如，在24.0kA下进行焊接1-100次，在25.0kA下进行焊接10-200次。

此外，铝金属的电阻点焊的使用周期在抛光之间可以通过以约14-20次焊接的频率机械抛光电极得以延长。在该方法中，工具和研磨介质(如砂纸、scotchbrite或切割刀具)均放置在处于低压力的电极之间并旋转直到去除在电极腐蚀过程在电极端部产生的金属间化合物。与上述的用于提高电阻焊接的使用周期的技术方案相似，电极的机械抛光不能够被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等人的发明名称为“电阻焊接的控制方法”的美国专利US2005/0045597A1描述了一种在电阻焊接中监测焊接质量的已有方法。Wang等人公开了通过测量结合面上的焊接痕的尺寸变化可以监控焊接质量。Wang等人进一步公开，通过响应于焊接过程中的焊接痕的尺寸变化来改变电流可以改善焊接质量。与其他传统的焊接方法类似，Wang等人没有测量由于电极腐蚀而引起的电极的尺寸变化。此外，Wang等人没有将腐蚀电极的尺寸变化与整个过程中金属板的结合面上压力的不规则性联系起来。

需要一种在不大量增加制造成本的情况下提高电极的使用寿命的电阻焊接方法。

发明内容

本发明的一个方面是一种改进的电阻点焊方法，该方法无需对已有的电阻焊接方法进行大量修正。本发明的另一方面提供了一种方法，其能够在电极使用寿命期间通过维持施加在结合面上的压力来提高电极的寿命。

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在待焊接表面上的力分布在更大的面积上，通过将力分布在更大的面积上，结合面上的压力减小，从而造成不充分焊接或差异焊接。本发明通过创造性的焊接方法延长了电极的使用寿命，并减小了差异焊接的发生率，本发明的创造性的焊接方法包括以下步骤：

在一定力的作用下将金属板与至少一个具有初始接触面面积的电极接触，以对所述金属板提供压力；通过所述至少一个电极将电流施加到所述金属板上；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

调节所述力来补偿所述至少一个电极的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力。

本发明的一个具体实施例中，通过将行程尺寸的变化与电极端部的接触面面积的变化相关联来测量电极的尺寸变化。所述行程尺寸被定义为在施加电流之前电极被驱动的前进距离，尤其是，该行程尺寸等于电极的起始位置与当电极的端部首先接触到金属板的表面时电极的位置之间的差。数学算法将整个焊接周期中的行程尺寸的变化与由于电极腐蚀产生的电极接触面的表面面积的变化相关联。在一个实施例中，该数学算法是所用到的电极几何形状类型的函数。