CN101712096A - 点焊的生产线或装配线方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

点焊的生产线或装配线方法

相关申请的交叉引用

本发明为美国专利申请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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。本发明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。

在本发明的一个实施例中，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发明另一实施例中，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。

在本发明的另一实施例中，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绘出本发明的一个实施例，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直径-作用力特性；以及

图13示出电流密度随着电极直径增大而减小，而工件上的接触压强保持恒定。

具体实施方式

在一个实施例中，本发明提供了一种电阻焊接方法，该方法通过成比例地增加电极作用力来补偿腐蚀电极的接触面的尺寸变化，而在被焊接的铝板的接合面上维持恒定的压强。在本发明的另一个实施例中，提供了一种电阻焊接方法，在该方法中，施加到接触面的压强被维持在临界压强之上并且在预先选择的压强范围之内。现在本发明参照本申请的附图来进行更为详细的说明。应当注意的是，在附图中，相似和/或相应的元件用相似的附图标记表示。

图2中描绘了一个电阻焊接装置的例子。电阻焊接装置5包括第一电极7和第二电极9，第一电极7定位成在施加电流和作用力的过程中与第一金属板2的表面接触，第二电极9定位成与第二金属板3的表面接触。该电阻焊接装置可以被定向为使得第一电极7为上电极，第二电极9为下电极。无论定向如何，所述电极在轴向上彼此相对地对齐。大电流在所述相对的电极之间瞬间通过压在该相对的电极之间的第一金属板和至少一个其它电阻金属板。电极之间的金属板在电流通过时短时地熔解，然后重新凝固以在第一金属板2和第二金属板3之间的接触面处形成一体的焊缝。尽管本发明的公开内容中只提到第一金属板2和第二金属板3，但应当注意的是可以将任何数量的金属板焊接到一起，例如三个金属板。

电阻焊接中所用的电极可以由从铜基合金、难熔金属和弥散强化铜合金所组成的组中选择的材料形成。电极的几何形状可以包括任何与美国焊接学会(American Welding Society，AWS)标准一致的几何形状，该标准列于“Recommended Practices for Resistance Welding”(见AWS C1.1M/C1.1：2000)中。优选地，电极的几何形状可以包括尖的(AWS A型)、拱顶的(AWS B型)、平的(AWS C型)、偏心的(AWS D型)、截头的(AWS E型)、或圆角的(AWS F型)。

由于焊接低电阻金属所需的高电流，使得在低电阻金属的电阻焊接中发生电极腐蚀。术语“低电阻金属”表示表面电阻在约1.6×10^-8Ω＊m(银)至约10×10^-8Ω＊m(钢/铁)左右的金属。一种优选的低电阻金属是表面电阻大约为2.8×10^-8Ω＊m(铝)左右的铝。术语“高电流”表示在约5,000Amps至约100,000Amps左右的电流。尽管电压可以根据次级尺寸调节，在一具体实施例中电压可以为约小于1伏。尽管本发明的方法优选地应用于铝的电阻焊接，但是该方法也可以同等地应用于其他金属，比如镁或钢，包括低碳、高强度、双相(DP)、高强度及高延性(TRIP)、以及不锈钢。通过电阻焊接施加到焊接钢的电流优选在约5,000Amps至约35,000Amps的范围之间，其中，在每个电极端部处测得的电压可以为约小于1伏。焊接接头由相似材料的两个或多个板形成，每个板分别具有在0.25mm至4.00mm之间的规格。

在高电流电阻焊接的过程中，电极腐蚀的一个机制包括在电极的接触面处形成金属间化合物。金属间化合物通过将来自于被焊接材料的接触面的材料沉积在电极的接触面上而形成在电极端部。当Cu电极用于焊接Al板时，金属间化合物通常包括Cu和Al。电极腐蚀的效果被描绘在图3中。

图3是表示已经用于2500次焊接和3500次焊接的电极的侧面轮廓的图。图3还包括表示新电极的控制数据线。该图的y轴代表从电极底部到电极接触面的电极长度。x轴代表电极接触面的宽度，其中，0.0mm表示电极接触面直径的中心。在6111-T4铝上进行的该焊缝具有约1.0mm左右的厚度。

比较经过3500次焊接的电极的数据线(以参考数字8表示)、经过2500次焊接的电极的数据线(用参考数字6表示)以及控制电极(用参考数字4表示)，可以清楚地显示出在电阻焊接中在电极的寿命周期期间腐蚀的影响。尤其是，将已经过3500次焊接的电极与控制电极相比较，表明电极的长度从约19.0mm缩短至约18.5mm。更重要的是，经过3500次焊接的电极和控制电极之间的电极接触直径T₁的差大于1.0mm。如上所述，增大的表面积不利地将通过电极施加的作用力分布至金属板的更大的接触面上，从而有效地将作用力分布在更大的面积上，导致接合面处的压强减小。

参见图4，本发明通过这样的方法克服了现有技术的缺陷，该方法通过对应于电极接触面面积的变化而调节电极作用力，来维持焊接材料的接触面处的压强。该创造性的方法首先在电阻焊接之前测量或编程初始电极接触面面积。在一个实施例中，与首先测量电极的直径相反，设备操作人员在每次端部替换开始时将尺寸输进焊接控制器中。然后金属板在一作用力的作用下与具有第一接触面面积的电极接触，来给金属板提供压强，并且电流被瞬间通过电极施加至金属板上，以形成焊缝。在接下来的步骤中，测量由于腐蚀引起的电极接触面面积的变化。最后，对应于电极接触面面积的变化而调整电极作用力，以维持施加到金属板上的压强。

在本发明的一个实施例中，电极端部的表面积的变化通过测量电阻焊接装置臂的行程的尺寸变化来确定，其中该电阻焊接装置臂将电极施加到待焊接的金属板表面。

参考图5A和5B，行程尺寸X₁和X₂代表电极15，15a在电极起始位置20和在施加电流之前电极15在接触面25上的位置之间行进的距离。图5A描绘在腐蚀前电极的初始行程尺寸X₁。图5B描绘在电极端部腐蚀后电极15a的行程尺寸X₂，其中，腐蚀后的行程尺寸X₂大于初始行程尺寸X₁。参考图5C，行程尺寸的变化等于初始行程尺寸X₁和腐蚀后的行程尺寸X₂之差，其中，该行程尺寸的变化等于被腐蚀的电极端部的长度的尺寸变化(ΔX)。

参考图2，在本发明的一个实施例中，行程尺寸的变化由焊接缸12测量，焊接缸12诸如是气动缸、电伺服缸、或液压缸，该缸致动电极9以使之与金属板3接触。在该实施例中，所述气动、气液、电伺服或液压缸适于测量每次焊接的行程尺寸，其中，将每次焊接的行程尺寸与在电极的任何腐蚀之前得到的初始行程尺寸相比较。

可替换地，可以使用从邻近电极端部7的传感器11得到的对于到接触面的距离的光学、激光和机械测量来测量行程尺寸的尺寸变化。可替换地，传感器可以安装在焊接缸12上。传感器可以设置在焊接缸12的外部或与其一体地结合。在一个实施例中，传感器13可以安装成测量用于支撑电极9的电极臂14的运动。

参考图5A和5B，由于电极腐蚀引起的行程尺寸的变化(被腐蚀电极端部的长度的尺寸变化(ΔX))被结合到数学算法中以确定被腐蚀电极的接触面的表面积的变化，其中，电极腐蚀后的电极接触面的直径D_f通常大于腐蚀之前的电极接触面的直径D_i。

将行程尺寸的尺寸变化(被腐蚀电极端部的长度的尺寸变化(ΔX))与电极接触面面积的增大相关联的算法的一个例子是：

D_f/D_i面积比＝0.0977(ΔX²)+0.625(ΔX)1.0

D_i＝新的或修整过的电极的电极端部的初始直径

D_f＝被腐蚀电极端部的直径

ΔX＝行程尺寸的差

以上等式中假设电极采用了45°截头(AWS E型)电极。当新电极放置在焊接台中或电极修整操作定位电极时可以得到初始直径D_i。上述等式仅供说明目的，并不用于限制本发明。

使用上述等式，45°截头(AWS E型)电极的表面积变化可以对应于行程尺寸的变化ΔX来计算。现在参见图6中的数据线30，其示出了电极接触面的表面积与由电极腐蚀引起的行程尺寸变化的关系图，可以发现，电极端部的表面积随着行程尺寸的增加而增加。通过确定电极端部的表面积的增加，就可以逐步增加施加到电极上的电流和/或作用力以补偿表面积的增加和所施加压强的减小。

下面四个表覆盖了在工业中使用的大多数电极几何形状，包括但不限于(AWS A型，AWS B型，AWS E型)。提供了实际的步进因子以及回归拟合公式：

表1

表2

其中ΔX为参照初始的起始状态(即新的或修整了端部之后的)测得的行程尺寸的差，y是为了维持跟初始状态一样的恒定压强的作用力增加因子。

表1

表2

其中ΔX为参照初始的起始状态(即新的或修整了端部之后的)测得的电极的腐蚀，和y是为了维持跟初始状态一样的恒定压强的作用力增加因子。例如，当电极为AWS A型时，起始电极直径为4.0mm，并且电极被腐蚀1mm，那么作用力的步进因子公式为y＝(0.0833)(1.0)²+(0.5774)(1.0)+1＝0.0833+0.5774+1＝1.6607。如果施加的初始作用力为一个单位载荷(1lb)，那么施加到下个焊接周期的作用力为1lb×1.6607＝1.667lb。

在另一个实施例中，电极接触面的表面积使用光学方法直接测得。在本发明的又一个实施例中，通过在与被焊接的金属板分离的工件上形成电极接触面的压痕并然后基于工件上的该压痕测量电极接触面的变化，来确定电极端部的表面积。参见图7，在本发明的另一个实施例中，通过将电极接触面7、9与压力敏感垫16接触来测量电极接触面7、9的表面积，然后可以向焊接控制器提供反馈。

一旦测得电极接触面的表面积变化，通过电极施加到金属板上的作用力和/或施加到金属板上的电流就步进以补偿电极端部增加的表面积。电极接触面的增加的表面积不利地将通过电极施加的作用力分布到金属板的更大的表面上，从而导致施加到接合面上的压强减小。因此，为了维持接触面上的最佳压强，电极面必须步进以补偿腐蚀电极端部的增加的表面积。

步进是一种在焊接过程中作用力被逐步增加以维持在接触面处所需压强的工艺。步进的增量与电极接触面面积的增加相关联。该值可以对每一次焊接操作计算或周期性地在规定数量的操作后计算。在焊接操作之前、过程中或之后都可以进行该计算。此外，在形成不连续焊接之前电流也可以被步进以进一步延长电极寿命。得到步进值后，根据用户的操作，随后的焊接可以改变电流或作用力的设定点的值。关键性的工艺可以改变作用力值和电流值来维持起初的电流密度和压强。不那么敏感的应用可以改变作用力值和电流值以使得电流密度和压强不会降低至一预定义的水平之下。

应当注意，作用力和电流可以一起步进或独立地步进。步进电极作用力的效果在图6A和6B中加以图示。图6A是电极作用力与行程尺寸的变化的关系图，其中，数据线40a表示恒定的电极作用力，数据线35a表示电极作用力的步进。图6B是由施加恒定电极作用力(数据线40b)的电极和施加步进电极作用力(数据线35b)的电极在被焊接材料的接触面上产生的压强与行程尺寸的变化的关系图。仍然参照图6B，可以看出，当电极作用力恒定并且行程尺寸增加时，施加到接触面的压强减小。步进电极作用力以补偿行程尺寸的增加起到了稳定施加到接触面的压强的作用，如数据线35b中所示。通过稳定接触面处的压强，可以延长电极的寿命周期并且减少不连续焊接的发生率。

参照图8-10最好地说明了对应于电极的表面积的变化来步进作用力的优点。图8-10显示了焊接次数与剥离直径/sqrt(t)的关系图，其中，在剥离直径/sqrt(t)下降到约4.0或更小的值左右时形成不连续焊接。剥离直径/sqrt(t)表示剥离直径的归一化数据，其中，在焊接直径不大于被焊接的板的厚度(板厚)的平方根的4倍时产生不连续焊接。比如说，在图8-10提供的数据中，被焊接的板的厚度为1.0mm，则焊接直径小于4.0mm时就会形成不连续焊接。

图8是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，在电极的整个寿命周期内，电极作用力和电流保持恒定。图8清楚地显示出，在大约900次焊接处，剥离直径低于将产生不连续焊接的水平。

图9是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，在电极的寿命周期内，通过电极的施加电流递增地步进。图9清楚地显示出，通过对应于电极腐蚀而步进电流，电极的寿命周期可以延长至超过1600次焊接而不会形成不连续焊接。

图10是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，在电极的寿命周期内，电极作用力和通过电极施加的电流递增地步进。图10清楚地显示出，通过对应于电极腐蚀而步进作用力和电流，电极的寿命周期可以延长至超过2300次焊接而不会形成不连续焊接。步进电极电流和电极作用力的一个例子描述在图11的表中。

本发明的另一个实施例包括焊接控制器逻辑，该焊接控制器逻辑分析电极行程的变化以确定要施加到电极端部到新的更大的作用力，以便在维持初始电流的同时再现施加到工件上的压强。增大作用力的成本比在焊接周期之间增大电流或者根据所完成的焊接的增加(例如，在每100次焊接后)而步进电流的成本要低。一个工序用来确定要焊接的材料和材料的厚度。每种材料(例如，钢、铝)将产生不同的焊接，其受到电极、焊接压强、作用力和电流的影响。每种电极类型具有预定的长度、长度-直径比、和直径-作用力特性，其可以被整理在查找表中。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示出每种类型的电极可以具有针对恒定压强和电流的直径-作用力特性。

例如，焊接控制器能够可操作地与至少一对电极相连接，所述至少一对电极的每个电极都具有端部和长度，焊接控制器具有：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定压强和恒定电流的电极长度-作用力查找表；电极行程距离程序，用于响应于包括多个焊接周期中每一个的电极行程距离的信号，确定所述至少一对电极的新的长度；和电极作用力程序，用于访问所述多个长度-作用力查找表，以确定通过端部施加到至少两个工件上的新的作用力，从而在所述电流下再现压强。焊接控制器在每个焊接周期之前将所述新的作用力传送至所述至少一对电极。

本发明的这个实施例的一个特征在于不必控制电流密度。图13显示出，电流密度随着电极直径增加(箭头方向)而减小，而工件上的接触压强保持恒定。然而也可以通过增大电流来补偿电极直径的增加，利用电流步进来使电流密度保持恒定，而工件上的接触压强减小。本发明的一个实施例将调节作用力使得压强和电流密度在区域100内，以达到最佳结果。

上面所述的本发明的可替换实施例可以安装在例如自动装配线的生产线上，包括以下步骤：

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与电极长度之间的关系，以便在该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。

尽管就其优选的实施例对本发明进行了特定的说明和描述，但是，本领域的技术人员将理解，可以做出前述或者其他形式和细节的变化而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明并不意图受限于上文中描述和解释的精确形式和细节，而应当落入所附权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一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定压强和恒定电流的电极长度-作用力查找表；

电极行程距离程序，用于响应于包括在多个焊接周期中的每一个的电极行程距离的信号，确定所述至少一对电极的新的长度；

电极作用力程序，用于访问所述多个电极长度-作用力查找表，以确定通过端部施加到至少两个工件上的新的作用力，从而在所述电流下再现压强。

3.如权利要求2所述的焊接控制器，还包括来将所述新的作用力传送至所述至少一对电极上的输出信号发送器。

4.一种焊接方法，包括：

i.在一作用力下将金属板与至少一个其全部电极端部都具有电极直径的电极相接触，以向金属板的接触表面提供压强，其中电极直径具有与接触表面相距一行程尺寸的起始位置，其中所述行程尺寸等于所述起始位置与当电极端部与金属板的接触混合剂接触时的电极端部位置之差；

ii.通过所述至少一个电极施加电流到所述金属板上；

iii.测量所述行程尺寸的尺寸变化；

iv.使所述行程尺寸的尺寸变化与随后的作用力相关联以维持压强，以及

v.施加该随后的作用力来补偿所述行程尺寸的尺寸变化，以维持施加到金属板的接触面上的所述压强。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个电极为AWS B型或AWS E型电极，并且随后的作用力通过下面的算法计算：

给定电极直径，则：随后的作用力＝作用力×作用力的步进因子(y)，

其中Δx为行程尺寸的尺寸变化。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个电极为AWS A型，并且随后的作用力由下面的算法确定：

给定电极直径，则：随后的作用力＝作用力×作用力的步进因子(y)，

其中Δx为行程尺寸的尺寸变化。

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