电极修复工具及其使用方法技术

公开了用于破坏电极上的氧化层的纹理以及向电极施加纹理的工具。该工具可在将纹理施加至电极尖端的图案形成过程期间使用，或者可在向劣化的电极尖端施加新纹理的修复过程期间使用。纹理化表面可包括凸起或凹陷特征(齿、滚花、突起、凹陷、脊、凸凹体、交叉影线、平行或不平行线、星形、三角形、六边形等)的图案。该工具包括具有上侧和下侧的板，并且纹理表面布置在工具的上侧和下侧中的一个或两个上。工具的纹理表面可包括各种凸凹体或图案，它们通过将电极压靠在工具的上侧和下侧上而压印到电极尖端上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极修复工具及其使用方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年9月24日提交的第62/735,565号未决美国临时申请的优先权和权益，该临时申请通过引用以其整体并入本文。
技术介绍
电阻点焊是通过从对电流的电阻获得的热量将工件的接触金属表面点连接(即，焊接在一起)的过程。在电阻点焊中，一对电极将电流集中在一个点上，同时将工件夹紧在一起。工件可包括金属片，在焊接过程中，金属片在电极施加的压力下保持在一起。迫使电流通过该点将使金属熔化，并且通常在再固化之后在压力点处的界面处形成熔融的熔核。这种再固化材料有助于将两种材料连接在一起。电阻点焊可以是在许多应用中使用的经济和有效的连接工艺，尤其是自动装配线应用。它是汽车工业中用于组装汽车车身和大型部件的主要连接工艺，并且还广泛用于家具和家用设备等的制造。电阻点焊是有效的，因为它可以在短时间内产生大量的点焊。例如，它允许在金属片的局部区域进行焊接，而不会过度加热金属片的其余部分。然而，在一些大规模生产应用中，电极寿命和更换磨损电极的设备停工期是重要的考虑因素。在电阻点焊中，在电极表面与片金属之间存在电阻。这种电阻的大小受工件上存在的生长的氧化层的影响(当焊接诸如铝的材料时)，而氧化层又会增加界面处的接触电阻。这导致随着时间的推移产生的热量增加和电极的更高的劣化和磨损。此外，电极电阻可能需要增加的电流以实现期望的熔核。因此，焊缝之间的电极电阻可根据不同焊缝位置处存在的氧化物量而不同，而且因为在每次连续焊接之后，电极尖端可能会不断恶化，这些变化会影响焊接质量。在电阻点焊应用中使用的一些电极包括纹理化或粗糙的电极尖端。这些纹理化或粗糙的电极尖端穿过氧化层以与工件直接接触，从而减小电极电阻。纹理化或粗糙的电极尖端可例如通过使用二次切割器、喷砂器等通过磨削或切割粗糙体或不同的特征、纹理或形状而形成到焊接电极尖端中。然而，这些常规的纹理化或粗糙化工艺是昂贵的，因为使用附加设备不仅增加了新的机器和操作成本，而且还增加了焊接机离线(即，不是点焊)的停工时间，这进一步影响了每次焊接的成本。此外，电极尖端与片金属之间的电流和冶金相互作用将随着时间的推移使电极劣化。为了维持高的焊接质量，劣化的电极用新的电极替换，或者通过重新切割电极尖端进行“修整”。这两种选择都是昂贵的，并且由于需要使焊接机离线以更换或修整电极而中断生产。在一些应用中，需要在仅几十次焊接之后修整电极尖端，并且在这种应用中电极更换可能是成本过高的。因此，电极劣化对每次焊接的成本具有显著影响，并且持续需要对用于电阻点焊的方法和装置的改进和改良以使该过程更有效和安全。附图说明包括以下附图以示出本公开的某些方面，且不应将其视为排他性实施方式。在不脱离本公开的范围的情况下，所公开的主题能够在形式和功能上进行相当大的修改、改变、组合和等同。图1A是根据本专利技术的原理中的一些或全部的焊接机在示例性焊接操作期间的侧视图。图1B是在金属片的剖面处拍摄的光学显微镜图像，示出了焊接熔核的形成。图2A至图2B是根据本主题的可用于对焊接机的电极进行粗糙化或修复的示例性工具的等角俯视图。图3示出了图2A至图2B的工具沿剖面线3-3的示例性剖面侧视图。图4是根据本主题的图1A的焊接机和图2和图3的工具在示例性粗糙化或修复操作期间的侧视图。图5A是具有光滑尖端的示例性电极的等角视图，光滑尖端可如图4中所示的进行纹理化。图5B是图5A的电极在示例性电极纹理已如图4中所示压印到其尖端上之后的等距视图，并且其可用在图1A中所示的焊接操作中。图6是用于在电极尖端中形成电极纹理的示例性方法的流程图，其可包括本公开的原理中的一些或所有。图7是示出根据本主题的根据图6的方法的流程图。具体实施方式本公开涉及电阻点焊设备和使用方法，更具体地，涉及焊接电极尖端上的纹理化表面和用于产生电极尖端的纹理化表面的焊接电极尖端修复工具及其使用方法。这里讨论的实施方式描述了对用于修整焊接机的电极尖端的工具的改进。本文所述的一些工具实施方式包括具有上工具表面和下工具表面的主体，该主体具有布置在至少上工具表面或下工具表面上的纹理区域或表面。上工具表面和下工具表面中的一个或两个上的纹理化表面可具有包括多个凸凹体、滚花图案或其它特征的纹理。在示例性操作中，工具放置在电极尖端之间，其中，每个电极尖端均定向或对准在工具的纹理化表面附近，并且焊接机被致动以将电极尖端压入或挤压到相应的纹理化表面中，这使电极尖端上的材料移位或移动并将工具的纹理压印到电极尖端上。本文公开的实施方式还描述了使用该工具向电极尖端添加纹理的方法。一些实施方式描述了修整电极尖端的方法。这样的方法可包括将电极尖端压靠在上工具表面和下工具表面的纹理化表面上，以将纹理化表面的纹理压印到电极尖端上。其它实施方式描述了用于修复电极的方法。这样的其它实施方式可包括对电极尖端整形以呈现具有未磨损电极材料的新电极尖端，然后将新电极尖端压靠在上工具表面和下工具表面的纹理化表面上，从而将纹理化表面的纹理压印到新电极尖端上。当前公开的实施方式提供了集中的压力点，这有助于机械地穿透氧化层并减小电极尖端与工件表面之间的电极电阻。压印到电极尖端上的图案或纹理有助于通过降低电极电阻而使电极上的应力最小化并因此使界面处产生的热量最小化。这又将降低电极尖端修整频率，延长电极尖端的寿命，节省否则可能花费在修整电极尖端上的时间，并节省否则当频繁更换焊接电极时可能花费的成本。此外，本公开的实施方式可用于连接相同材料和/或不同材料的两个或多个工件。在不同的材料连接应用中，当前公开的实施方式也可能对连接质量有影响(除了前面讨论的益处之外)，例如，通过降低电极尖端修整频率，延长电极尖端的寿命，节省否则可能花费在修整电极尖端上的时间，以及节省否则当频繁更换焊接电极时可能花费的成本。与常规的点焊工具和方法相比，当前公开的实施方式可通过使用焊接机的力(例如，经由其伺服电机、气动致动器等)将图案或纹理压印到电极尖端中，以将图案挤压到电极尖端的表面中。以这种方式使用焊接机取代了使用附加设备的需要，并减少了焊接机的停机时间。此外，当前公开的实施方式将图案挤压到电极尖端的表面中，电极尖端的表面不够深(与现有的市场解决方案相比)，从而在焊接熔核中留下显著的凹痕，这在给定项目的适用焊接标准下可能是不可接受的，因为凹痕可能充当可能导致接头失效的裂纹起始点。此外，当前公开的实施方式形成具有均匀材料流动并满足给定项目的强度和内部质量要求的熔核。当前公开的实施方式中的集中接触点机械地破坏金属片表面上的氧化层，从而允许电流均匀地流过材料，提供更一致的焊接熔核(在任何地方都适用)，并提高电极尖端寿命。此外，氧化层的破坏减少了在表面处产生的热量，这又减少了电极尖端磨损并延长了电极寿命。图1A示出了根据本主题的示例性焊接机100。焊接机100可包括各种类型的机器人或非机器人焊接装置，并且通常可包括能够提供将图案施加到电极尖端上的期望深度所需的最小挤压压力的任何类型的焊接机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使具有上尖端的上电极和/或具有下尖端的下电极纹理化的方法，所述方法包括：/n将工具放置在所述上尖端和/或所述下尖端之间，所述工具具有上表面和/或下表面，其中，所述上表面和/或所述下表面各自包括纹理化表面，其中，所述纹理化表面比所述上电极的所述上尖端和/或所述下电极的所述下尖端硬；/n将所述上电极和/或所述下电极压靠在所述工具上，使得所述上电极的所述上尖端压靠在所述上表面的纹理化表面上，以及所述下电极的所述下尖端压靠在所述下表面的纹理化表面上，从而将所述纹理化表面的纹理压印到所述上尖端和/或所述下尖端中；以及/n使挤压动作反向，并将所述工具从所述上电极和/或所述下电极之间移除。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180924 US 62/735,5651.一种使具有上尖端的上电极和/或具有下尖端的下电极纹理化的方法，所述方法包括：
将工具放置在所述上尖端和/或所述下尖端之间，所述工具具有上表面和/或下表面，其中，所述上表面和/或所述下表面各自包括纹理化表面，其中，所述纹理化表面比所述上电极的所述上尖端和/或所述下电极的所述下尖端硬；
将所述上电极和/或所述下电极压靠在所述工具上，使得所述上电极的所述上尖端压靠在所述上表面的纹理化表面上，以及所述下电极的所述下尖端压靠在所述下表面的纹理化表面上，从而将所述纹理化表面的纹理压印到所述上尖端和/或所述下尖端中；以及
使挤压动作反向，并将所述工具从所述上电极和/或所述下电极之间移除。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上电极和/或所述下电极由焊接机支承，以及其中，挤压所述上电极和/或所述下电极还包括利用所述焊接机的伺服电机将所述上电极和/或所述下电极压靠在所述工具上。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述焊接机是机器人或固定焊接机。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，将工具放置在所述上尖端和/或所述下尖端之间包括：
对所述上尖端和/或所述下尖端中的一个或两个整形，以产生新的上尖端和/或新的下尖端中的一个或两个；以及
将所述工具放置在所述新的上尖端和/或所述新的下尖端之间，使得所述上电极的所述新的上尖端能够压靠在所述上表面的纹理化表面上，以及所述下电极的所述新的下尖端能够压靠在所述下表面的纹理化表面上，从而将所述纹理化表面的纹理压印到所述新的上尖端和/或所述新的下尖端中。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，将工具放置在所述上尖端和/或所述下尖端之间包括：
用所述上电极和所述下电极中的一个或两个执行多次焊接操作；
对所述上尖端和/或所述下尖端中的一个或两个整形，以在新的上尖端和新的下尖端中的一个或两个上产生纹理；以及
将所述工具放置在所述新的上尖端与所述新的下尖端之间，使得所述上电极的所述新的上尖端能够压靠在所述上表面的纹理化表面上，以及所述下电极的所述新的下尖端能够压靠在所述下表面的纹理化表面上，从而将所述纹理化表面的纹理压印到所述新的上尖端和所述新的下尖端中。


6.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
用所述上电极和所述下电极中的一个或两个执行多次焊接操作；以及
将所述纹理重新挤压到所述上尖端和/或所述下尖端上。


7.一种修复上电极和/或下电极的方法，所述方法包括：
对所述上电极整形以暴露上电极尖端表面，以及对所述下电极整形以暴露下电极尖端表面；
将工具放置在所述上电极尖端表面与所述下电极尖端表面之间，所述工具具有上工具表面和下工具表面，所述上工具表面和所述下工具表面各自包括比所述上电极尖端表面和所述下电极尖端表面硬的纹理化表面；
在所述上电极与所述下电极之间挤压所述工具，使得所述上电极尖端表面压靠在所述上工具表面的纹理化表面上，以及所述下电极尖端表面压靠在所述下工具表面的纹理化表面上；以及
使所述上电极尖端表面和所述下电极尖端表面上的材料移位，以在所述上电极尖端表面和所述下电极尖端表面上形成分别对应于...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·金德尔斯伯格，
申请(专利权)人：KTH配件制造公司，
类型：发明
国别省市：美国;US