本发明专利技术提供一种电阻焊接的生产线方法，包括步骤：在一作用力下将金属板与具有初始接触面面积的电极相接触，以向所述金属板提供压强；通过所述电极施加一电流到所述金属板；测量所述电极的尺寸变化；使所述电极的所述尺寸变化与所述初始接触面面积的变化相关联；以及调节所述作用力以补偿所述电极的所述初始接触面面积的所述变化，从而维持给所述金属板的压强。可以通过步进作用力来调整该作用力，以维持施加到所述要被焊接的金属板的接触面的所述压强。通过维持在接触面的压强，电极的生命周期可以延长而不形成不连续焊接。
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本专利技术为美国专利申请NO.11/298,216，名称为“METHOD OFELECTRICAL RESISTANCE SPOT WELDING”，申请日为2005年12月9日的部分连续申请，该案全文加入于此。
本专利技术涉及一种电阻焊接方法。更具体地，提供了一种对应于电极横截面的尺寸变化而调节施加到电极上的作用力的电阻焊接工艺。通过测量电极横截面的尺寸变化并对应于电极的尺寸变化而调节施加到电极上的作用力，可以增加该焊接工艺的寿命而不降低焊接性能。
技术介绍
铝的电阻点焊工艺通常比标准钢和镀层钢的电阻焊接方法具有更短的电极寿命。希望延长电极的寿命，因为这样降低维护成本、提高焊接质量、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焊接工艺的整个寿命周期(life cycle)中在被焊接的金属板的接触面上产生压强和电流的不规则分布，并且最终造成不充分焊接或不连续焊接(discrepant weld)。在剥离测试中获得的一个不连续焊接的例子显示在图1中。现有技术中用于延长铝的电阻点焊的寿命周期的方法是通过机械和/或化学手段来改变铝的焊接面的接触电阻。一些例子包括：扭转电极，电弧清洁铝板表面，和差动表面处理(differential surface treatment)。尽管这些技术能改善性能，但是它们不能容易地结合到现有的电阻点焊工艺中，并且不利地增加了工艺成本。另一延长电阻点焊中电极的寿命周期的方法是电流步进。电流步进是用增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，电流步进由使用者根据所完成的焊接的增加来编程。例如，以24.0kA进行焊接1-100，以25.0kA进行焊接100-200。此外，铝金属的电阻点焊的寿命周期可以通过以在抛光之间进行约14-20次焊接的频率机械抛光电极而得以延长。在该方法中，工具和研磨介质(诸如砂纸、scotchbrite或切割工具)被放置在处于低压强的电极之间并旋转直到在电极腐蚀过程中在电极端部产生的金属间化合物(intermetallic)被去除为止。与上述用于延长电阻焊接的寿命周期的现有技术方案相似，电极的机械抛光不能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等人的名称为“Resistance Welding Condition Method”的美国专利申请公开2005/0045597A1描述了一种在电阻焊接中监测焊接质量的已有方法。Wang等人的该申请公开了通过测量焊接面上的焊点压痕的尺寸变化，可以监测焊接质量。Wang等人的该申请进一步公开了，通过响应于焊接过程中的焊接压痕的尺寸变化来改变焊接电流，可以改善焊接质量。与其他传统的焊接工艺类似，Wang等人的该申请没有测量由于电极腐蚀而引-->起的电极的尺寸变化。此外，Wang等人的该申请没有将腐蚀电极的尺寸变化与整个焊接过程中金属板的接触面上压强的不规则性联系起来。由此，需要一种延长电极的寿命而不大幅增加生产成本的电阻焊接方法。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是一种改进的电阻点焊方法，其无需对现有的电阻焊接工艺进行显著修改。本专利技术的另一方面提供了一种通过在电极寿命期间维持施加到焊接面的压强来延长电极寿命的手段。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到待焊接表面的作用力分布在更大的面积上。通过将作用力分布在更大的面积上，接触面上的压强减小，从而造成不充分焊接或不连续焊接。本专利技术通过创造性的焊接方法延长了电极的使用寿命，并减小了不连续焊接的发生率，该方法包括以下步骤：在一作用力下将金属板与至少一个具有初始接触面面积的电极相接触，以向所述金属板提供压强；通过所述至少一个电极将一电流施加到所述金属板；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；以及调节所述作用力来补偿所述至少一个电极的所述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强。在本专利技术的一个实施例中，在生产线或装配线中以及离线(off-line)时，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。行程尺寸定义为在施加电流之前电极被致动的行进距离。更具体地，该行程尺寸等于电极的起始位置与当电极端部初始接触到金属板表面时的电极位置之差。数学算法将整个焊接周期中的行程尺寸的变化与电极腐蚀引起的电极接触面的表面积的变化相关联。在一个实施例中，该数学算法是所采用的电极几何形状的类型的函数。在针对生产线或离线的本专利技术另一实施例中，可以通过对电极接触面进行光学、激光和机械测量来确定电极端部的表面积的变化。对形成在金属板上的电极压痕进行光学、激光和机械测量也可以提供电极的尺寸变化。可替换的离线方法是测量电极接触面面积的尺寸变化，其可以通过在与金属板分离的工件上形成电极端部的接触面的压痕并测量该压痕的尺寸(诸如压痕的直径)来确定。在本专利技术的另一实施例中，可以通过离线压强转换来确定电极端部的表面积变化，以监测维持在一定作用力窗口内所需的作用力的大小。一旦电极接触面面积的变化被确定，电流和/或电极作用力就被步进以补偿由被腐蚀电极的增大的接触面面积引起的接合面处的压强的减小。仅调节作用力而不调节电流以补偿由于增大的被腐蚀电极的接触面面积而导致的压强的减小的一个实施例包括焊接控制器逻辑，该焊接控制器逻辑使用对于多种电极类型的多个针对恒定压强和恒定电流的电极长度-作用力查找表，分析电极行程的变化以确定要施加到电极端部的新的更大的作用力，从而在维持初始电流的同时再现工件上的压强。-->附图说明图1(平面图)示出了阶段测试(pill testing)得到的不连续焊接；图2(三维视图)示出了电阻焊接装置；图3是对于已用于提供2500次焊接的电极、已用于提供3500次焊接的电极和新的电极，电极长度(mm)与电极面直径距离(mm)的关系图；图4为创造性的电阻焊接方法的工艺步骤流程图；图5A-5C(侧视图)示出了行程尺寸的尺寸变化与电极接触面直径之间的关系；图6为示出被腐蚀电极的行程尺寸和电极接触面面积之间的关系的图；图6A为电极作用力与行程尺寸的变化之间的关系图，其中，一条数据线维持恒定的电极作用力，而另一条数据线逐步增加(步进)电极作用力；图6B为绘出由施加恒定电极作用力的电极和施加递增电极作用力的电极(绘于图6A中)在接触面处产生的压强的图；图7绘出本专利技术的一个实施例，其中电极接触面由压力敏感垫测量；图8绘出电阻焊接过程中进行的焊接次数与产生的焊缝的剥离直径的关系图，其中，电极作用力和电流是恒定的；图9绘出电阻焊接过程中进行的焊接次数与产生的焊缝的剥离直径的关系图，其中，通过电极施加的电流递增地步进；图10绘出电阻焊接过程中进行的焊接次数与产生的焊缝的剥离直径的关系图，其中，电极作用力和通过电极施加的电流都递增地步进；图11绘出说明电流和作用力的步进的表；图12A示出不同类型的电极可以具有不同的长度-直径特性；图12B示出每个类型的电极可以具有对于恒定压强和电流的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种点焊的生产线方法，包括步骤：ａ．提供一对电极，其中所述一对电极中的一个电极包括端部、端部表面积、长度、和沿着长度的多个直径，其中随着电极端部被腐蚀，电极端部表面积与所述多个直径中与电极长度相关的直径基本上成比例；ｂ．确定焊接操作的焊接周期的压强和电流；ｃ．得出随着电极端部腐蚀在电极作用力和电极长度之间的关系，以便在所述焊接周期内基本上维持压强；ｄ．用电极接触金属板；ｅ．施加与电极长度相关联的电极作用力来向金属板提供预定压强；ｆ．测量电极的行程尺寸，其中该行程尺寸为在施加电极电流前，电极的参考点到金属板的接触面的距离；ｇ．通过电极向金属板施加电极电流以产生焊缝、电极的新的端部表面积、新的电极长度、和金属板的新的接触面；ｈ．测量新的行程尺寸，其中新的行程尺寸为从电极的所述参考点到金属板的新的接触面的距离；ｉ．确定新的电极长度，其中新的电极长度等于电极长度减去新的行程尺寸和行程尺寸之差；和ｊ．重复步骤ｄ－ｉ，以便在随后的焊接周期内基本上维持压强而不增加电流，直到焊接操作完成，由此，在每个焊接周期内调节电极作用力，以补偿电极端部表面积随电极腐蚀的变化。
【技术特征摘要】
US 2008-10-7 12/246,8201.一种点焊的生产线方法，包括步骤：a.提供一对电极，其中所述一对电极中的一个电极包括端部、端部表面积、长度、和沿着长度的多个直径，其中随着电极端部被腐蚀，电极端部表面积与所述多个直径中与电极长度相关的直径基本上成比例；b.确定焊接操作的焊接周期的压强和电流；c.得出随着电极端部腐蚀在电极作用力和电极长度之间的关系，以便在所述焊接周期内基本上维持压强；d.用电极接触金属板；e.施加与电极长度相关联的电极作用力来向金属板提供预定压强；f.测量电极的行程尺寸，其中该行程尺寸为在施加电极电流前，电极的参考点到金属板的接触面的距离；g.通过电极向金属板施加电极电流以产生焊缝、电极的新的端部表面积、新的电极长度、和金属板的新的接触面；h.测量新的行程尺寸，其中新的行程尺寸为从电极的所述参考点到金属板的新的接触面的距离；i.确定新的电极长度，其中新的电极长度等于电极长度减去新的行程尺寸和行程尺寸之差；和j.重复步骤d-i，以便在随后的焊接周期内基本上维持压强而不增加电流，直到焊接操作完成，由此，在每个焊接周期内调节电极作用力，以补偿电极端部表面积随电极腐蚀的变化。2.一种可操作地连接到至少一对电极的焊接控制器，所述至少一对电极中的每个电极都具有端部和长度，所述焊接控制器包括：初始化程序，包括电极类型、初始电极长度、压强、电流、作用力、和电流步进比1∶1，而没有电流的递增增加；对于多种电极类型的多个针对恒...
【专利技术属性】
技术研发人员：DJ斯平那拉，JR布罗克恩布鲁贾，JM弗里蒂，
申请(专利权)人：美铝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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