DE102013218275A1 - Method for welding both aluminum to aluminum panels and steel to steel panels using single weld gun, involves cleaning/dressing weld electrodes to remove any buildup of aluminum on electrodes, and rebutting protruding rings of ridges - Google Patents

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Abstract

The method involves providing a resistance spot welder with a pair of weld electrodes having electrode face radius of curvature in specific range. An electrode face is provided with several concentric circular ridges protruding from electrode face from 20 micrometers to 200 micrometers in height. A series of aluminum to aluminum is welded, and series of steel to steel is welded. Weld electrodes are cleaned and dressed to remove any buildup of aluminum on the electrodes. The protruding rings of ridges are configured to recut from 20 micrometers to 200 micrometers in height.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft das Aneinanderschweißen von Metalltafeln und sieht im Spezielleren ein Verfahren zum Widerstandspunktaneinanderschweißen von sowohl Aluminium- an Aluminiumtafeln als auch Stahl- an Stahltafeln unter Verwendung einer einzigen Schweißzange vor.The present invention relates to butt welding of metal sheets and, more particularly, to a method of resistance welding together of both aluminum and aluminum panels as well as steel to steel panels using a single welding tongs.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Kraftfahrzeugkarosseriefertigungsschritte umfassen das Zusammenfügen von zwei Blechmetallschichten mittels Widerstandspunktschweißen. Der Punktschweißschritt wird typischerweise bewerkstelligt, indem die Blechmetalltafeln in einer geeigneten Spann- oder einer anderen Klemmeinrichtung zusammengesetzt und dann Schweißelektroden gegen gegenüberliegende Seiten von angrenzenden Metalltafeln gepresst werden. Die Schweißelektroden stellen sowohl die Klemmkraft bereit und transportieren auch den Schweißstrom zu dem Punkt des Kontakts mit den Metalltafeln.Automotive body manufacturing steps include joining two sheet metal layers by resistance spot welding. The spot welding step is typically accomplished by assembling the sheet metal panels in a suitable tightening or other clamping device and then pressing welding electrodes against opposite sides of adjacent metal sheets. The welding electrodes both provide the clamping force and also transport the welding current to the point of contact with the metal panels.

Die Schweißzange wird typischerweise durch einen Roboter bedient, sodass eine Abfolge von Schweißverbindungen in einer speziellen Fertigungszelle hergestellt werden kann. Die Fertigungseffizienz erfordert es, dass die Schweißverbindungen in einer sehr raschen Abfolge so schnell wie möglich hergestellt werden, um dadurch die Anzahl von Schweißgeräten und -robotern zu reduzieren, die erforderlich sind, um die Fahrzeugkarosserie zusammenzusetzen.The welding gun is typically operated by a robot so that a sequence of welds can be made in a particular manufacturing cell. The manufacturing efficiency requires that the welds be made in a very rapid sequence as quickly as possible, thereby reducing the number of welders and robots required to assemble the vehicle body.

Moderne Kraftfahrzeuge können typischerweise sowohl Stahltafeln als auch Aluminiumtafeln verwenden, um die Festigkeits- und Gewichtscharakteristika der Fahrzeugkarosserie zu optimieren. Somit können die Schweißschritte für eine Fahrzeugkarosserie sowohl das Schweißen von Aluminiumtafeln an Aluminiumtafeln als auch das Schweißen von Stahltafeln an Stahltafeln umfassen. Stahltafeln sind oft mit einer Zinkbeschichtung als ein Korrosionsschutzmittel verzinkt.Modern automotive vehicles typically can use both steel panels and aluminum panels to optimize the strength and weight characteristics of the vehicle body. Thus, the welding steps for a vehicle body may include both welding aluminum panels to aluminum panels and welding steel panels to steel panels. Steel panels are often galvanized with a zinc coating as a corrosion inhibitor.

Was das Punktschweißen von Stahl betrifft, ist bekannt, dass eine Kupferelektrode über einer Anzahl von Schweißverbindungen auf Grund der kombinierten Wirkung des Klemmdruckes, der hohen Temperatur und der Legierungsbildung des Kupfers mit der verzinkten Stahloberfläche erweichen und in der Form aufpilzen wird. Demgemäß wurde im dem Stand der Technik erkannt, dass, wenn die Kupferelektrode verwendet wird, um Stahl oder verzinkten Stahl zu schweißen, die Elektrode periodisch zugerichtet werden muss, um die Elektrode umzuformen, um ihre Lebensdauer zu verlängern und die Schweißqualität aufrechtzuerhalten.As for spot welding of steel, it is known that a copper electrode over a number of weld joints will soften and mold in the mold due to the combined effect of the clamping pressure, high temperature and alloying of the copper with the galvanized steel surface. Accordingly, it has been recognized in the art that when the copper electrode is used to weld steel or galvanized steel, the electrode must be periodically dressed to reshape the electrode to extend its life and maintain weld quality.

Was die Verwendung einer Kupferelektrode zum Schweißen von Aluminiumtafeln betrifft, ist bekannt, dass eine Ansammlung von Aluminium von dem Aluminiumblech auf der Elektrodenfläche die Bildung eines Cu-Al-Eutektikums mit einem niedrigen Schmelzpunkt zur Folge haben kann, das schließlich Grübchen in der Oberfläche der Elektrode produziert. Um die Grübchenbildungsreaktion zu minimieren, wurde auf dem Technischen Gebiet erkannt, dass die Oberfläche der zum Schweißen der Aluminiumtafeln verwendeten Kupferelektrode gelegentlich erneuert werden muss, um die Verunreinigungen von ihrer Oberfläche zu entfernen.As for the use of a copper electrode for welding aluminum panels, it is known that accumulation of aluminum from the aluminum sheet on the electrode surface may result in the formation of a Cu-Al eutectic having a low melting point, eventually dimpling the surface of the electrode produced. In order to minimize the pitting reaction, it has been recognized in the art that the surface of the copper electrode used to weld the aluminum panels must be renewed occasionally to remove the contaminants from their surface.

In Bezug auf das Schweißen von Aluminium an Aluminium sieht somit das US-Patent 6 861 609 , das dem Anmelder dieser Erfindung erteilt wurde, vor, dass die Elektrodenfläche durch ein Strahlen mit kleinkörnigen Partikeln oder Schleifen mit einem groben Schleifpapier strukturiert wird, um die Fläche der Kupferelektrode zu reinigen und wiederherzustellen. Darüber hinaus offenbart die Patentanmeldung US-Serien-Nr. 11/536 001, eingereicht am 28. September 2006 und ebenfalls dem Anmelder dieser Erfindung erteilt, ein Verfahren zur Verwendung eines Werkzeuges, um die Spitze der Kupferelektrode zuzurichten und eine Reihe von konzentrischen Ringen darauf zu erzeugen. Das Schneiden oder Zurichten der Oberfläche während der Bildung der konzentrischen Ringe wurde entworfen, um sowohl die Elektrodenoberfläche zu reinigen als auch eine Struktur zu produzieren.In terms of welding aluminum to aluminum, this is what it looks like U.S. Patent 6,861,609 issued to the assignee of this invention, that the electrode surface is patterned by blasting with small-grain particles or loops with a coarse abrasive paper to clean and restore the surface of the copper electrode. In addition, patent application US Ser. No. 11,536,001, filed Sep. 28, 2006, and also assigned to the assignee of this invention, discloses a method of using a tool to finish the tip of the copper electrode and create a series of concentric rings thereon. The cutting or dressing of the surface during the formation of the concentric rings was designed to both clean the electrode surface and to produce a structure.

Somit wurde, wenngleich der Stand der Technik Techniken zum Schweißen von Stahl an Stahl und Techniken zum Schweißen von Aluminium an Aluminium entwickelt hat, das Schweißen von Stahl an Stahl und Aluminium an Aluminium unter Verwendung einer Schweißzange aus zwei Hauptgründen bisher nicht durchgeführt. Erstens sind Schweißelektroden, die zum Punktschweißen eines der Materialien entworfen sind, typischerweise zum Punktschweißen des anderen Materials nicht geeignet. Zum Beispiel verursacht eine zum Punktschweißen von Stahl verwendete Kugelkopfelektrode ein/e übermäßige/s Blechverformung und Heraustreiben der Schweißmetalle, wenn sie zum Punktschweißen von Aluminium verwendet wird. Zweitens könnte eine Verunreinigung von Aluminiumtafeln durch von der Schweißelektrode übertragene eisenhaltige Partikel eine galvanische Korrosion und eine vorzeitige Tafelalterung verursachen.Thus, while the prior art has developed techniques for welding steel to steel and techniques for welding aluminum to aluminum, welding of steel to steel and aluminum to aluminum using welding tongs has not heretofore been accomplished for two main reasons. First, welding electrodes designed for spot welding one of the materials are typically unsuitable for spot welding the other material. For example, a ball-and-socket electrode used for spot-welding steel causes excessive metal deformation and expulsion of the weld metals when used to spot-weld aluminum. Second, contamination of aluminum panels by ferrous particles carried by the welding electrode could cause galvanic corrosion and premature aging of the panels.

Es wäre daher wünschenswert, weitere Verbesserungen im Schweißprozess vorzusehen, sodass eine einzige Schweißzange, die dasselbe Paar Kupferelektroden verwendet, Schweißverbindungen von sowohl Stahl- an Stahltafeln als auch Aluminium- an Aluminiumtafeln herstellen könnte, ohne die oben angeführten Probleme zu verursachen.It would therefore be desirable to provide further improvements in the welding process such that a single welding gun using the same pair of copper electrodes makes welded joints from steel to steel panels as well as aluminum to aluminum panels without causing the above problems.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Ein Verfahren zum Schweißen einer Vielzahl von Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen und einer Vielzahl von Stahl an Stahl-Schweißverbindungen unter Verwendung desselben Schweißgerätes umfasst, dass ein Widerstandspunktschweißgerät mit einem Paar Schweißelektroden, die einen Elektrodenflächenkrümmungsradius im Bereich zwischen 20 mm und 40 mm aufweisen, vorgesehen wird. Das Elektrodenmaterial wird mit einer ausreichenden hohen Temperaturbeständigkeit gewählt, sodass der Stahlschweißprozess die Elektrode nicht übermäßig erweicht und die Effektivität der für das Aluminiumpunktschweißen verwendeten Struktur nicht beeinträchtigt. Die Reihe von Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen wird hergestellt, und dann, nach Fertigstellen der Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen, wird die Reihe von Stahl an Stahl-Schweißverbindungen hergestellt. Nach Fertigstellen der Stahl an Stahl-Schweißverbindungen werden die Schweißelektroden mit einem Schleifmittel gereinigt, um jegliche Ansammlung von oder Verunreinigung durch Eisen auf den Elektroden zu entfernen. Falls die Elektroden aufgepilzt sind, ist dann ein Zurichten der Elektroden vorgesehen und dann wird die Schleifreinigung durchgeführt, um die Oberflächenstruktur wiederherzustellen.A method of welding a plurality of aluminum to aluminum welds and a plurality of steel to steel welds using the same welder includes providing a resistance spot welder with a pair of welding electrodes having an electrode surface radius of curvature in the range between 20 mm and 40 mm , The electrode material is chosen with sufficient high temperature resistance so that the steel welding process does not unduly soften the electrode and does not affect the effectiveness of the structure used for aluminum spot welding. The series of aluminum on aluminum welds is made, and then, after finishing the aluminum on aluminum welds, the series of steel is made on welded steel joints. After completion of the steel on welded steel joints, the welding electrodes are cleaned with an abrasive to remove any accumulation or contamination of iron on the electrodes. If the electrodes are mushroomed then trimming of the electrodes is provided and then the grinding cleaning is performed to restore the surface texture.

Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der hierin nachfolgend bereitgestellten detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sollte einzusehen sein, dass die detaillierte Beschreibung und spezifischen Beispiele, während sie beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung angeben, lediglich der Illustration dienen sollen und den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken sollen.Further fields of application of the present invention will become apparent from the detailed description provided hereinafter. It should be understood that the detailed description and specific examples, while indicating exemplary embodiments of the invention, are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, in denen:The present invention will become more fully understood from the detailed description and the accompanying drawings, in which:

1 eine schematische Darstellung eines Schweißgeräts ist, das die Schweißelektroden dieser Erfindung beim Punktschweißen von sowohl Aluminium an Aluminium als auch Stahl an Stahl verwendet. 1 Fig. 2 is a schematic illustration of a welder using the welding electrodes of this invention in spot welding both aluminum to aluminum and steel to steel.

2 eine perspektivische Darstellung einer Elektrode zur Verwendung bei der Ausübung dieser Erfindung ist. 2 a perspective view of an electrode for use in the practice of this invention.

3 eine seitliche Aufrissansicht der Elektrode von 2 mit weggebrochenen Teilen ist. 3 a side elevational view of the electrode of 2 with broken parts is.

4 eine seitliche Aufrissansicht eines Paares Elektroden ist, das mit einer Schleifscheibe gereinigt und restrukturiert wird. 4 is a side elevation view of a pair of electrodes that is cleaned and restructured with a grinding wheel.

5 eine weitere seitliche Aufrissansicht des Paares Elektroden ist, das mit einem Schleifscheibe gereinigt und restrukturiert wird. 5 Another side elevational view of the pair of electrodes is cleaned and restructured with a grinding wheel.

6 eine weitere seitliche Aufrissansicht eines Paares Elektroden ist, das mit einem Schleifscheibe gereinigt und restrukturiert wird. 6 Another side elevational view of a pair of electrodes is cleaned and restructured with a grinding wheel.

7 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Elektrode zur Verwendung bei der Ausübung dieser Erfindung ist. 7 Figure 3 is a perspective view of another embodiment of an electrode for use in the practice of this invention.

8 eine seitliche Aufrissansicht der Elektrode von 7 mit weggebrochenen Teilen und im Querschnitt ist. 8th a side elevational view of the electrode of 7 with parts broken away and in cross section.

9 ein vergrößerter Ausschnitt von 8 ist. 9 an enlarged section of 8th is.

10 eine seitliche Aufrissansicht eines Paares Elektroden ist, das mit einem Schneidmesser gereinigt und zugerichtet wird. 10 is a side elevational view of a pair of electrodes, which is cleaned and trimmed with a cutting knife.

11 eine andere seitliche Aufrissansicht eines Paares Elektroden ist, das mit einem Schneidmesser gereinigt und zugerichtet wird. 11 another side elevational view of a pair of electrodes is cleaned and trimmed with a cutting knife.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Seitenansicht eines repräsentativen Punktschweißzangengeräts 10 mit den in Punktschweißschritten verwendeten zugeordneten Einrichtungen. In solch einem Arbeitsschritt wird eine Anordnung von zwei oder mehreren zu schweißenden Blechmetalltafeln 13 und 14 von einer Transportvorrichtung oder eine anderen Vorrichtung für das Schweißzangengerät 10 vorbereitet und an dieses geliefert. Das Schweißzangengerät 10 ist typischerweise an einem Roboter befestigt, der das Schweißzangengerät 10 entlang der Blechmetalltafeln 13 und 14 bewegt, um schnell eine Abfolge von einzelnen elektrischen Widerstandsschweißverbindungen zu bewerkstelligen. Die Metalltafeln 13 und 14 können beide aus Aluminium bestehen oder können beide aus Stahl bestehen. 1 Fig. 3 is a schematic illustration of a side view of a representative spot welding gun 10 with the associated devices used in spot welding steps. In such an operation, an arrangement of two or more metal sheets to be welded is made 13 and 14 from a transport device or other device for the welding gun device 10 prepared and delivered to this. The welding gun device 10 is typically attached to a robot, which is the welding gun device 10 along the sheet metal panels 13 and 14 moved to quickly accomplish a sequence of individual electrical resistance welding joints. The metal panels 13 and 14 Both can be made of aluminum or both can be made of steel.

In 1 sind die Metalltafeln 13 und 14 zwischen einem Paar axial ausgerichteter und gegenüberliegender Elektroden 16 und 18 eines Schweißzangenarms 20 schwebend gezeigt. Der Zangenarm 20 liegt in der Konfiguration eines C vor, sodass die gegenüberliegenden Elektroden 16 und 18 dazu gebracht werden können, gegenüberliegende Seiten der Metalltafeln 13 und 14 zu tragen und auf diese zu pressen. In der gezeigten Anordnung ist die Elektrode 16 an einem Schaft 17 befestigt, der in einer Halterung 22 eingesetzt ist, welche an einem feststehenden Arm 24 des Schweißzangenarms 20 angebracht ist. Die andere Elektrode 18 ist an einem Schaft 19 befestigt und in einer weiteren Halterung 26 eingesetzt, die auf einem Luftzylinder- oder Servomotor 28 getragen ist. Der Luftzylinder- oder Servomotor 28 ist geeignet, die Elektrode 18 axial in einen Klemmeingriff mit der Außenfläche der Tafel 14 zu bewegen. Eine Hochdruckluftquelle von einer entfernten Quelle, nicht gezeigt, liefert Luft über einen programmierbaren Luftregler 30 über eine Luftleitung 32 an den Zylinder 28, um eine Klemmkraft bereitzustellen. Alternativ stellt eine Servomotorsteuerung Strom und Spannung an den Servomotor bereit, um das Einklemmen vorzusehen. Während einer Punktschweißabfolge rückt die zeitgerechte Anwendung von Druckluft auf den Luftzylinder 28 oder die Bewegung des Servomotors die Halterung 26 vor, sodass die Elektrode 18 die Bleche 13 und 14 mit einer Kraft in der Größenordnung von 500 bis 1.500 Pfund gegen die feststehende Elektrode 16 presst.In 1 are the metal plates 13 and 14 between a pair of axially aligned and opposing electrodes 16 and 18 a welding gun arm 20 shown floating. The pliers arm 20 is in the configuration of a C so that the opposing electrodes 16 and 18 can be brought to opposite sides of the metal panels 13 and 14 to carry and to this press. In the arrangement shown is the electrode 16 on a shaft 17 fastened in a holder 22 which is attached to a fixed arm 24 of the welding gun arm 20 is appropriate. The other electrode 18 is on a shaft 19 attached and in another holder 26 used on an air cylinder or servomotor 28 worn. The air cylinder or servomotor 28 is suitable for the electrode 18 axially into clamping engagement with the outer surface of the panel 14 to move. A high pressure air source from a remote source, not shown, supplies air via a programmable air regulator 30 over an air line 32 to the cylinder 28 to provide a clamping force. Alternatively, servomotor control provides power and voltage to the servomotor to provide pinch. During a spot welding sequence, the timely application of compressed air is put on the air cylinder 28 or the movement of the servomotor the bracket 26 before, so the electrode 18 the sheets 13 and 14 with a force of the order of 500 to 1500 pounds against the fixed electrode 16 pressed.

Die Schweißzange 20, die typischerweise an dem Ende eines Roboterarms befestigt ist, ist mit einem Roboterschweißcontroller 34 verbunden. Der Controller 34 beeinflusst und betätigt den programmierbaren Luftregler 30 und auch einen Schweißcontroller 36. Der Schweißcontroller 36 regelt den Durchgang von Primärschweißstrom zu dem Schweißtransformator, der die Elektroden mit Strom versorgt. Auf Befehl des Schweißcontrollers 36 wird Primärstrom über eine Primärstromleitung 38 an den Schweißtransformator 40 geliefert. Der Schweißtransformator 40 wandelt den Primärstrom in einen Sekundärschweißstrom niedrigerer Spannung und höherer Stromstärke um, der dann über eine Sekundärstromleitung 42 und die Elektrodenhalterung 26 wie auch den leitfähigen Zangenarm 20 und die Elektrodenhalterung 22 bereitgestellt wird.The welding tongs 20 , which is typically attached to the end of a robotic arm, is equipped with a robotic welding controller 34 connected. The controller 34 influences and operates the programmable air regulator 30 and also a welding controller 36 , The welding controller 36 controls the passage of primary welding current to the welding transformer, which supplies power to the electrodes. On the order of the welding controller 36 becomes primary current via a primary power line 38 to the welding transformer 40 delivered. The welding transformer 40 Converts the primary current into a secondary welding current of lower voltage and higher current, which then via a secondary power line 42 and the electrode holder 26 as well as the conductive pliers arm 20 and the electrode holder 22 provided.

Wendet man sich nun 2 zu, ist hier ein Einzelaufbau einer Kupferelektrode 16 offenbart, der insbesondere entworfen ist, um sowohl das Aneinanderschweißen von Stahltafeln als auch das Aneinanderschweißen von Aluminiumtafeln zu bewerkstelligen. Wie in 2 zu sehen, weist die Elektrode 16 einen runden Körper 50 mit einem kegelstumpfförmigen, konischen Ende 52 auf. Der Körper 50 weist eine hohle Aufnahme 51 auf, die geeignet ist, einen Schaft 17 zum Einsetzen in die Elektrodenhalterung 22 aufzunehmen. Die Schweißfläche 54 des kegelstumpfförmigen, konischen Endes 52 ist gewölbt. Im Speziellen wurde festgestellt, dass der Krümmungsradius der Wölbung der Elektrodenschweißfläche 54 im Bereich zwischen 20 mm und 40 mm liegen sollte, um eine Elektrode vorzusehen, die effektiv ist, um sowohl die Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen als auch die Stahl an Stahl-Schweißverbindungen herzustellen. Es wurde auch festgestellt, dass der Durchmesser „B” der gekrümmten Schweißfläche 54 der Elektrode 16, 3, ein Merkmal des Schweißelektrodenaufbaues ist, und dass der Durchmesser der Elektrodenschweißfläche 54 mit der gewünschten Linsengröße der Aluminium an Aluminium-Schweißverbindung in Beziehung steht. Der minimal zulässige Linsendurchmesser für Aluminium an Aluminium beträgt ungefähr 4 × (t)1/2, wobei t die Dicke des dünneren Blechs aus Aluminium in einem Stapel von zwei Blechen aus Aluminium ist. Es wurde festgestellt, dass der Durchmesser B der Schweißfläche 54 um mindestens 1,5 mm größer sein sollte als der zulässige Linsendurchmesser, und der Durchmesser der Elektrodenschweißfläche 54 sollte vorzugsweise um mindestens 3 mm größer sein als der zulässige Linsendurchmesser. Als ein Beispiel sollte, wenn das dünnere der Bleche aus Aluminium 1 mm dick ist, der Linsendurchmesser zum Schweißen des 1-mm dicken Aluminiumblechs, 4 × (t)1/2 = 4 mm, 4 mm betragen, und dann würde der Durchmesser der Schweißfläche 54 4 mm plus mindestens 1,5 mm betragen. Somit würde der Durchmesser B ein Durchmesser von 5,5 mm sein. Oder der Durchmesser der Schweißfläche 54 würde vorzugsweise 4 mm plus 3 mm betragen, sodass der Durchmesser 7 mm betragen würde.Turning now 2 to, here is a single structure of a copper electrode 16 in particular, designed to accomplish both welding together of steel panels and welding aluminum panels together. As in 2 to see, points the electrode 16 a round body 50 with a frusto-conical, conical end 52 on. The body 50 has a hollow receptacle 51 which is suitable for a shaft 17 for insertion into the electrode holder 22 take. The welding surface 54 the frustoconical, conical end 52 is arched. In particular, it was found that the radius of curvature of the curvature of the electrode welding surface 54 should be between 20mm and 40mm to provide an electrode that is effective to make both the aluminum on aluminum weld joints and the steel on welded steel joints. It was also found that the diameter "B" of the curved welding surface 54 the electrode 16 . 3 , is a feature of the welding electrode assembly, and that the diameter of the electrode welding surface 54 with the desired lens size, the aluminum is related to aluminum weld joint. The minimum allowable lens diameter for aluminum to aluminum is approximately 4 × (t) 1/2 , where t is the thickness of the thinner sheet of aluminum in a stack of two sheets of aluminum. It was found that the diameter B of the welding surface 54 should be at least 1.5 mm larger than the permissible lens diameter, and the diameter of the electrode welding surface 54 should preferably be at least 3 mm larger than the permissible lens diameter. As an example, when the thinner one of the aluminum sheets is 1 mm thick, the lens diameter for welding the 1-mm-thick aluminum sheet should be 4 × (t) 1/2 = 4 mm, 4 mm, and then the diameter would be welding surface 54 4 mm plus at least 1.5 mm. Thus, the diameter B would be 5.5 mm in diameter. Or the diameter of the welding surface 54 would preferably be 4 mm plus 3 mm, so that the diameter would be 7 mm.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Elektrodenfläche 54 strukturiert sein sollte, um eine Oberflächenrauigkeit im Bereich von 2 Mikrometer bis 50 Mikrometer vorzusehen, um in das auf den Aluminiummaterialien vorhandene zähe anhaftende Oxid einzudringen. Außerdem wurde festgestellt, dass das Elektrodenmaterial eine hohe Leitfähigkeit aufweisen und eine hohe Härte oder Fließgrenze aufweisen muss und in der Lage sein muss, einem Erweichen bei erhöhten Temperaturen zu widerstehen, damit die Elektrode erfolgreich funktioniert. Die Elektrodenfließgrenze sollte zumindest 400 MPa und vorzugsweise über 500 Megapascal (MPa) betragen, damit die Struktur eine ausreichende Dauerhaftigkeit im Gebrauch aufweist. Die Legierung muss einem Erweichen standhalten, wenn sie den hohen Temperaturen ausgesetzt ist, die während des Punktschweißens von Stahl auftreten. Es wurde festgestellt, dass sich die Legierung bei einer Temperatur von zumindest 400°C und vorzugsweise mehr als 500°C nicht erweichen darf. Schließlich muss die Legierung eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzen, um ein Überhitzen während des Durchganges des für das Aluminium benötigten hohen Schweißstromes zu verhindern. Dies muss eine Leitfähigkeit von mehr als 80% nach dem International Annealed Copper Standard (IACS) und vorzugsweise mehr als 90% IACS sein.In addition, it was found that the electrode surface 54 should be patterned to provide a surface roughness in the range of 2 microns to 50 microns to penetrate the tough adherent oxide present on the aluminum materials. In addition, it has been found that the electrode material must have high conductivity and high hardness or yield stress and must be able to withstand softening at elevated temperatures for the electrode to function successfully. The electrode flow limit should be at least 400 MPa and preferably over 500 megapascals (MPa) for the structure to have sufficient durability in use. The alloy must withstand softening when exposed to the high temperatures encountered during spot welding of steel. It has been found that the alloy must not soften at a temperature of at least 400 ° C, and preferably more than 500 ° C. Finally, the alloy must have sufficient electrical conductivity to prevent overheating during the passage of the high welding current required for the aluminum. This must be a conductivity of more than 80% according to the International Annealed Copper Standard (IACS) and preferably more than 90% IACS.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass während Schweißschritten, bei denen (die Verwendung einer) eine einzige(n) Schweißzange verwendet wird, um Schweißverbindungen in sowohl Aluminiumtafeln als auch Stahltafeln herzustellen, dies die Fertigstellung aller Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen umfassen sollte, bevor die Stahl an Stahl-Schweißverbindungen hergestellt werden. Im Speziellen wurde festgestellt, dass das Herstellen der Stahl an Stahl-Schweißverbindung die Ansammlung von Zink- und Eisenverunreinigungen auf den Kupferelektroden verursachen wird, die dann auf die Aluminiumtafeln übertragen werden und dabei stören, eine effektive korrosionsbeständige Schweißverbindung in der Aluminiumtafel zu erhalten. Allerdings wurde festgestellt, dass, wenngleich Aluminium während des Herstellens der Aluminium an Aluminium-Schweißverbindung von der Elektrode aufgenommen wird, die Verunreinigung der Stahlschweißverbindung mit Aluminium nicht so problematisch ist wie die Verunreinigung der Aluminiumschweißverbindung mit dem Zink und dem Eisen. Es wird demzufolge festgestellt, dass die Abfolge der Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen vor dem Herstellen der Stahl an Stahl-Schweißverbindungen fertiggestellt sein sollte, um dadurch den Zustand zu vermeiden, in dem eine von den Stahl an Stahl-Schweißverbindungen resultierende Verunreinigung auf die Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen übertragen werden könnte. Darüber hinaus zerstört das Herstellen der Stahl an Stahl-Schweißverbindung die Strukturierung schneller als das Herstellen der Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen, was somit ebenfalls anzeigt, dass die Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen hergestellt werden sollten, bevor die Stahl an Stahl-Schweißverbindungen hergestellt werden.In addition, it has been found that during welding steps where (the use of) a single welding tongs is used, To make welds in both aluminum panels and steel panels, this should include the completion of all aluminum on aluminum welds before the steel is made on welded steel joints. In particular, it has been found that making the steel on steel weld will cause the accumulation of zinc and iron contaminants on the copper electrodes, which are then transferred to the aluminum sheets and interfere with obtaining an effective corrosion resistant weld in the aluminum sheet. However, although aluminum is taken up by the electrode during the manufacture of the aluminum on aluminum weld joint, it has been found that the contamination of the steel weld joint with aluminum is not as problematic as the contamination of the aluminum weld joint with the zinc and iron. Accordingly, it is found that the sequence of aluminum on aluminum welds should be completed prior to making the steel on welded steel joints, thereby avoiding the condition in which an impurity resulting from the steel to steel welds is applied to the aluminum Aluminum welded joints could be transferred. In addition, making the steel on steel welds destroys the structuring faster than making the aluminum on aluminum welds, thus also indicating that the aluminum should be made on aluminum welds before the steel is made on welded steel joints.

Es wird auch festgestellt, dass die Elektroden anschließend an das Herstellen der Abfolge von Stahl an Stahl-Schweißverbindungen dann gereinigt und strukturiert werden sollten, bevor die Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen wieder begonnen werden. Das Reinigen und Strukturieren der Elektroden vor dem Aluminium an Aluminium-Schweißen stellt sicher, dass keine Eisen- oder Zinkverunreinigung von den verzinkten Stahltafeln auf die Aluminiumtafeln übertragen wird, und dass die Elektrode eine für das Aluminiumschweißen geeignete Struktur aufweist.It is also noted that subsequent to establishing the sequence of steel on steel welds, the electrodes should then be cleaned and patterned before the aluminum on aluminum welds is restarted. Cleaning and patterning the electrodes from aluminum to aluminum welding ensures that no iron or zinc contamination is transferred from the galvanized steel panels to the aluminum panels, and that the electrode has a structure suitable for aluminum welding.

Außerdem kann, wenn ein langes Aluminiumschweißen zu erwarten ist, das Aluminiumschweißen vorübergehend gestoppt werden und es kann ein Zwischenreinigungs- und -strukturierungsschritt vorgenommen werden, um die Struktur wiederherzustellen und jegliche Ansammlung von Aluminium zu entfernen, um somit die Korrosion und Grübchenbildung auf der Elektrodenfläche 54 zu vermeiden, die verursacht werden können, wenn zu viele Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen versucht werden.In addition, if long aluminum welding is to be expected, the aluminum welding may be temporarily stopped and an intermediate cleaning and structuring step may be undertaken to restore the structure and remove any accumulation of aluminum, thus preventing corrosion and pitting on the electrode surface 54 to avoid that can be caused if too much aluminum to aluminum welded joints are tried.

Diese Reinigung/Strukturierung der Schweißelektroden kann am effektivsten durch Verwendung eines flexiblen Schleifmediums wie z. B. einer gummibeschichteten Silikonscheibe, einer Scotch-Brite-Scheibe oder einer Edelstahldrahtscheibe bewerkstelligt werden, um die Elektroden sowohl zu reinigen als auch die gewünschte Oberflächenstruktur wiederherzustellen. Somit richtet der Schweißzangenroboter die Schweißzange mit dem Schleifmaterial aus, und dann kann das Schleifmaterial gegen die Elektrodenfläche rotiert werden. Alternativ kann das Schleifmaterial feststehend gehalten werden, und der Roboter kann die Elektrodenfläche über die Oberfläche eines fixierten Schleifmaterials rotieren oder translatorisch bewegen. Das Schleifmittel entfernt sowohl die Ansammlung von Aluminium und erzeugt auch eine Reihe von Rillen oder Erhöhungen in der Oberfläche, um die gewünschte Oberflächenstruktur herzustellen. Der Reinigungsprozess muss die gesamte Verunreinigung entfernen, die sich angesammelt hat, und dies in einer ausreichend kurzen Zeit tun, um die Produktion nicht zu stören.This cleaning / structuring of the welding electrodes can most effectively be achieved by using a flexible abrasive medium, such as a grinder. As a rubber-coated silicone disc, a Scotch-Brite disc or a stainless steel wire disc can be accomplished to both clean the electrodes and restore the desired surface texture. Thus, the welding gun robot aligns the welding gun with the abrasive material, and then the abrasive material can be rotated against the electrode surface. Alternatively, the abrasive material may be held stationary and the robot may rotate or translate the electrode surface over the surface of a fixed abrasive material. The abrasive both removes the accumulation of aluminum and also creates a series of grooves or bumps in the surface to produce the desired surface texture. The cleaning process must remove all the contaminants that have accumulated and do so in a short enough time not to disturb the production.

4 zeigt das Beispiel einer Scheibe 56 aus einem flexiblen Medium, das auf einer horizontalen Welle 58 rotiert, wobei die gegenüberliegenden Elektroden 16 und 18 auf den Kranz 64 der Scheibe 56 aus dem flexiblen Medium pressen. Der Roboter kann die Elektroden 16 und 18 zurück und vorwärts in die Richtung der Pfeile 68 rotieren, sodass die gesamte gewölbte Oberfläche der Fläche 54 der Elektroden gleichmäßig mit dem Kranz 64 der Scheibe 56 aus dem flexiblen Medium in Kontakt steht. 4 shows the example of a disc 56 from a flexible medium, on a horizontal shaft 58 rotates, with the opposing electrodes 16 and 18 on the wreath 64 the disc 56 from the flexible medium. The robot can use the electrodes 16 and 18 back and forth in the direction of the arrows 68 rotate, leaving the entire curved surface of the surface 54 the electrodes evenly with the garland 64 the disc 56 from the flexible medium in contact.

5 zeigt ein weiteres Beispiel einer starren Schleifscheibe 74, die auf einer horizontalen Welle 78 rotiert, wobei die gegenüberliegenden Elektroden 16 und 18 auf die gegenüberliegenden Flächen 80 und 82 der rotierenden Schleifscheibe 74 pressen. In 5 ist die Schleifscheibe 74 eine starre Schleifscheibe mit Rillen 84 und 86 mit einem gekrümmten Boden, die mit der Krümmung der Elektrodenfläche 54 zusammenpassen. Der Roboter kann die Elektroden 16 und 18 zurück und vorwärts in die Richtung der Pfeile 88 rotieren, sodass die gesamte Oberfläche der Elektrodenfläche 54 der Elektroden 16 und 18 gleichmäßig mit den Flächen 80 und 82 der Schleifscheibe 74 in Kontakt stehen wird. 5 shows another example of a rigid grinding wheel 74 standing on a horizontal shaft 78 rotates, with the opposing electrodes 16 and 18 on the opposite surfaces 80 and 82 the rotating grinding wheel 74 press. In 5 is the grinding wheel 74 a rigid grinding wheel with grooves 84 and 86 with a curved bottom that coincides with the curvature of the electrode surface 54 match. The robot can use the electrodes 16 and 18 back and forth in the direction of the arrows 88 rotate so that the entire surface of the electrode surface 54 the electrodes 16 and 18 evenly with the surfaces 80 and 82 the grinding wheel 74 will be in contact.

6 zeigt ein weiteres Beispiel einer rotierenden Schleifscheibe 90, die in einem rotierenden Zahnrad 92 festgehalten ist, das auf einer Achse 96 rotiert, die koextensiv mit der Achse der gegenüberliegenden Elektroden 16 und 18 zusammenfällt, welche auf die gegenüberliegenden Flächen 98 und 100 der rotierenden Schleifscheibe 90 pressen. In 6 kann die Schleifscheibe 90 eine starre Schleifscheibe mit Rillen 104 und 106 mit einem gekrümmten Boden sein, die mit der Krümmung der Elektrodenfläche 54 zusammenpassen. Oder die Schleifscheibe kann ein flexibles Medium sein, das der gewölbten Form der Elektrodenfläche nachgibt. 6 shows another example of a rotating grinding wheel 90 in a rotating gear 92 is held on an axis 96 which coextensively rotates with the axis of the opposite electrodes 16 and 18 coincides, which on the opposite surfaces 98 and 100 the rotating grinding wheel 90 press. In 6 can the grinding wheel 90 a rigid grinding wheel with grooves 104 and 106 with a curved bottom coinciding with the curvature of the electrode surface 54 match. Or the grinding wheel can be one be flexible medium that yields to the curved shape of the electrode surface.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass das Verfahren umfassen sollte, dass die Elektroden im Hinblick auf das Auftreten einer Aufpilzung überwacht werden, die typischerweise auf Grund der vorzufindenden hohen Temperaturen und Drücke während des Punktschweißens von Stahl auftritt. Die Überwachung wird am einfachsten mithilfe einer robotermontierten Servozangeneinrichtung mit Sensoren zum Überwachen des Servokolbenhubes bewerkstelligt. Die Länge einer jeden Elektrode kann bestimmt werden, indem der Roboter dazu gebracht wird, die feststehende Elektrode in Kontakt mit einem Referenzblock wie z. B. einem an einem festen Ort befestigten Block aus Stahl zu bringen. Die Überwachung der Roboterbewegung, die erforderlich ist, um mit der feststehenden Elektrode in Kontakt zu treten, wird die Länge der feststehenden Elektrode ergeben. Das Schließen der Servozange und die Überwachung der Kolbenbewegung wird die Länge der beweglichen Elektrode ergeben. Das Vergleichen der Elektrodenlänge mit jener, die zu einem früheren Zeitpunkt bestimmt wurde, wird verwendet, um die Verkürzung der Elektrode auf Grund der Aufpilzung zu ermitteln. Sobald eine der Elektroden einen vorbestimmten Grad von Verkürzung erreicht hat, würden die Elektroden neu zugerichtet und ein neuer Referenzlängenpunkt bestimmt werden. Für Servozangen, die nicht an Robotern befestigt sind, kann das Zangenschließen weiterhin die Elektrodenlängenänderung bestimmen, allerdings wird das Schließen die gesamte Änderung beider Elektroden und nicht die Längenänderung von einzelnen Elektroden ergeben. Die Bestimmung der Elektrodenlänge würde vorzugsweise erfolgen, während die Tafeln zwischen Stationen befördert würden und unterwegs kein Schweißen stattfinden würde. Das Ausmaß der Verkürzung würde vorzugsweise 0,1 mm nicht überschreiten, bevor das Zurichten initiiert wird. Alternativ wäre die Robotersteuerung entworfen, um die Anzahl der hergestellten Schweißverbindungen, insbesondere der Stahlschweißverbindungen, zu verfolgen und bei einem vorbestimmten Zählwert ein Zurichten zu initiieren. Die Elektroden werden zugerichtet, um die Form von 2 wiederherzustellen. Die Elektrodenzurichtungseinrichtung und -prozesse zum Zurückbringen der Form der Elektrode wieder zu jener von 2 sind im Stand der Technik bekannt. Der Zurichtungsschritt entfernt insbesondere das aufgepilzte Material und stellt den gewünschten Flächendurchmesser und Krümmungsradius der Elektrodenfläche 54 wieder her. Nach dem Zurichten, um die korrekte Form wiederherzustellen, werden die Elektroden wiederum mit dem Schleifmaterial abgetragen, um die gewünschte strukturierte Oberfläche wiederherzustellen.In addition, it has been found that the method should include monitoring the electrodes for the occurrence of mushrooming, which typically occurs due to the high temperatures and pressures encountered during spot welding of steel. The easiest way to monitor it is to use a robotic servo tongs with sensors to monitor the servo piston stroke. The length of each electrode can be determined by making the robot move the fixed electrode into contact with a reference block, such as a reference block. B. to bring a fixed to a fixed location block of steel. The monitoring of the robot motion required to contact the fixed electrode will give the length of the fixed electrode. Closing the servo tongs and monitoring the piston movement will result in the length of the movable electrode. Comparing the electrode length with that determined at an earlier time point is used to determine the shortening of the electrode due to the pruning. Once one of the electrodes has reached a predetermined degree of shortening, the electrodes would be redrawn and a new reference length point determined. For servo tongs that are not attached to robots, forceps closure may still determine the electrode length change, however, closing will result in the total change in both electrodes rather than the length change of individual electrodes. The determination of the electrode length would preferably be done while the panels would be transported between stations and no welding would take place on the way. The extent of the shortening would preferably not exceed 0.1 mm before the trimming is initiated. Alternatively, the robot controller would be designed to track the number of welds produced, particularly the steel welds, and to initiate trimming at a predetermined count. The electrodes are dressed to the shape of 2 restore. The electrode dressing means and processes for returning the shape of the electrode back to that of 2 are known in the art. The dressing step removes in particular the mushroomed material and provides the desired surface diameter and radius of curvature of the electrode surface 54 come back. After trimming to restore the correct shape, the electrodes are again abraded with the abrasive material to restore the desired textured surface.

7, 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In 7 und 8 weist eine Kupferelektrode 116 einen runden Körper 150 mit einem kegelstumpfförmigen, konischen Ende 152 auf. Der Körper 150 weist eine hohle Aufnahme 151 auf, die geeignet ist, einen Schaft 17 zum Einsetzen in die Elektrodenhalterung 22 aufzunehmen. Eine Schweißfläche 154 des kegelstumpfförmigen, konischen Endes 152 ist gewölbt. Wie bei den Ausführungsformen von 1 bis 6 wurde festgestellt, dass der Krümmungsradius der Wölbung der Elektrodenschweißfläche 154 im Bereich zwischen 20 mm und 40 mm liegen sollte, um eine Elektrode vorzusehen, die effektiv ist, um sowohl die Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen als auch die Stahl an Stahl-Schweißverbindungen herzustellen. 7 . 8th and 9 show a further embodiment of the invention. In 7 and 8th has a copper electrode 116 a round body 150 with a frusto-conical, conical end 152 on. The body 150 has a hollow receptacle 151 which is suitable for a shaft 17 for insertion into the electrode holder 22 take. A welding surface 154 the frustoconical, conical end 152 is arched. As with the embodiments of 1 to 6 it was found that the radius of curvature of the curvature of the electrode welding surface 154 should be between 20mm and 40mm to provide an electrode that is effective to make both the aluminum on aluminum weld joints and the steel on welded steel joints.

Wie in 7, 8 und 9 zu sehen ist, ist die Schweißfläche 154 der Elektrode 116 maschinell bearbeitet, um mehrere konzentrisch angeordnete ringförmige Erhöhungen 160 zu schaffen, die von der Schweißfläche 154 hervorstehen. Insbesondere umfasst eine Vielzahl von ringförmigen Erhöhungen, wie es in dem Beispiel von 7, 8 und 9 zu sehen ist, Erhöhungen 160a, 160b, 160c, 160d und 160e. Wie es in 9 zu sehen ist, stehen die ringförmigen Erhöhungen jeweils um eine Höhe ”H”, die von 20 μm bis 200 μm reicht, von der Schweißfläche 154 hervor, und ein Abstand ”S” von Erhöhung zu Erhöhung liegt in dem Bereich von 80 μm bis 1500 μm. Die Breite W einer ringförmigen Erhöhung liegt in dem Bereich von 40 μm bis 2000 μm.As in 7 . 8th and 9 you can see, is the welding surface 154 the electrode 116 machined to several concentrically arranged annular elevations 160 to create that from the welding surface 154 protrude. In particular, a plurality of annular ridges, as in the example of FIG 7 . 8th and 9 can be seen, increases 160a . 160b . 160c . 160d and 160e , As it is in 9 can be seen, the annular ridges are each by a height "H", ranging from 20 microns to 200 microns, from the welding surface 154 and a distance "S" from increase to increase is in the range of 80 μm to 1500 μm. The width W of an annular ridge is in the range of 40 μm to 2000 μm.

Die ringförmigen Erhöhungen 160 sind vorzugsweise eine runde Querschnittsform, wie es in 9 zu sehen ist. Alternativ können die ringförmigen Erhöhungen 160 im Querschnitt mehr dreieckig oder rechteckig sein. Obgleich 7, 8 und 9 hierin fünf konzentrische Erhöhungen zeigen, versteht es sich, dass entweder eine größere Anzahl oder eine geringere Anzahl von konzentrischen Erhöhungen verwendet werden kann, was von den Varianten bezüglich der Breite der ringförmigen Erhöhungen und bezüglich des Abstands zwischen den ringförmigen Erhöhungen abhängt.The annular elevations 160 are preferably a round cross-sectional shape, as in 9 you can see. Alternatively, the annular ridges 160 be more triangular or rectangular in cross-section. Although 7 . 8th and 9 5 show concentric elevations, it will be appreciated that either a greater number or a fewer number of concentric elevations may be used, depending on the variations in the width of the annular elevations and the spacing between the annular elevations.

Wie bei dem Beispiel von 1 bis 6 wird die Elektrode von 7, 8 und 9 nach der Herstellung der Abfolge von Stahl an Stahl-Schweißverbindungen und vor einem erneuten Starten der Herstellung der Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen gereinigt und zugerichtet. Unter Bezugnahme auf 10, 11 und 12 ist ein Mechanismus zum Reinigen und Zurichten der Elektroden gezeigt. Insbesondere zeigt 10 das Beispiel, bei dem ein Zurichtwerkzeug 162 eine Schneide 164 umfasst, die eine obere Schneidfläche 166 zum Reinigen und Zurichten einer ersten Elektrode und eine untere Schneidfläche 168 zum gleichzeitigen Reinigen und Zurichten der Schweißfläche 154 einer zweiten Elektrode aufweist. Die Schneide 164 wird durch einen Antriebsmechanismus, der nicht gezeigt ist, schnell zwischen den Elektroden rotiert, typischerweise während die Elektroden an der Schweißzange befestigt bleiben. Oder alternativ können die Elektroden in einer Haltevorrichtung positioniert und relativ zu einer festen Schneide 164 schnell rotiert werden.As with the example of 1 to 6 will the electrode of 7 . 8th and 9 after preparing the sequence of steel on welded steel joints and before restarting the production of the aluminum on aluminum welded joints and cleaned. With reference to 10 . 11 and 12 a mechanism for cleaning and dressing the electrodes is shown. In particular shows 10 the example where a trimming tool 162 a cutting edge 164 includes an upper cutting surface 166 for cleaning and dressing a first electrode and a lower cutting surface 168 for simultaneous cleaning and dressing of the welding surface 154 a second electrode. The cutting edge 164 is rapidly rotated between the electrodes by a drive mechanism, not shown, typically while the electrodes remain attached to the welding gun. Or alternatively, the electrodes may be positioned in a fixture and relative to a fixed blade 164 be rotated quickly.

In 11 weist das Zurichtwerkzeug 162 eine Schneide 164 auf, die eine Auskehlung 164a mit einer oberen Schneidfläche 166a und einer unteren Schneidfläche 168b sowie einer Auskehlung 164b mit einer oberen Schneidfläche 166b und einer unteren Schneidfläche 168b aufweist. Dementsprechend ist zu erkennen, dass das Zurichtwerkzeug von 11 einen größeren Kontaktbereich mit der Schweißfläche 154 der Elektroden aufweist und beim Reinigen und Zurichten der ringförmigen Erhöhungen 160 der Schweißfläche 154 schneller sein kann.In 11 has the dressing tool 162 a cutting edge 164 on that a groove 164a with an upper cutting surface 166a and a lower cutting surface 168b and a groove 164b with an upper cutting surface 166b and a lower cutting surface 168b having. Accordingly, it can be seen that the dressing tool of 11 a larger contact area with the welding surface 154 having the electrodes and cleaning and dressing the annular ridges 160 the welding surface 154 can be faster.

Es ist einzusehen, dass der Schweißprozess unter Verwendung der Elektrode 116 von 7–9 unter Verwendung der gleichen Prozessparameter ausgeübt wird, wie sie hierin bei der Verwendung der Elektrode von 2 und 3 beschrieben sind. Während Schweißvorgängen, bei denen eine einzelne Schweißzange verwendet wird, um Schweißungen sowohl an Aluminiumtafeln als auch an Stahltafeln herzustellen, sollte er das Fertigstellen aller Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen umfassen, bevor die Stahl an Stahl-Schweißverbindungen hergestellt werden. Anschließend wird die Schweißfläche 154 gereinigt und zugerichtet, bevor die nächste Abfolge der Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen hergestellt wird. Darüber hinaus liegt die Fließgrenze der Kupferelektrode 116 vorzugsweise oberhalb 500 MPa, die Elektrode besteht aus einer Kupferlegierung, die bei einer Temperatur von 400°C nicht aufweicht, und die Elektrode weist eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 80% IACS-Leitfähigkeit und vorzugsweise größer als 90% IACS auf.It can be seen that the welding process using the electrode 116 from 7 - 9 is applied using the same process parameters as described herein when using the electrode of 2 and 3 are described. During welding operations, where a single welding gun is used to make welds on both aluminum panels and steel panels, it should include the completion of all aluminum to aluminum welds before the steel is made on welded steel joints. Subsequently, the welding surface 154 cleaned and dressed before the next sequence of aluminum is made on aluminum welds. In addition, the yield strength of the copper electrode is 116 preferably above 500 MPa, the electrode is made of a copper alloy which does not soften at a temperature of 400 ° C, and the electrode has an electrical conductivity greater than 80% IACS conductivity, and preferably greater than 90% IACS.

Es ist somit ersichtlich, dass die Erfindung ein neues und verbessertes Schweißverfahren vorsieht, welches in der Lage ist, das Aneinanderschweißen von sowohl Aluminium- an Aluminiumtafeln als auch Stahl- an Stahltafeln mit einer einzigen Schweißzange in einer einzigen Fertigungszelle zu bewerkstelligen.It will thus be seen that the invention provides a new and improved welding method capable of accomplishing the welding of both aluminum and aluminum panels to steel panels with a single welding gun in a single manufacturing cell.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Verfahren zum Schweißen einer Vielzahl von Aluminium an Aluminium- und einer Vielzahl von Stahl an Stahl-Widerstandselektroschweißverbindungen unter Verwendung desselben Schweißgerätes, welches umfasst, dass: ein Widerstandspunktschweißgerät mit einem Paar Schweißelektroden, die einen Elektrodenflächenkrümmungsradius im Bereich zwischen 20 Millimeter und 40 Millimeter aufweisen, vorgesehen wird und die Elektrodenfläche eine Vielzahl von konzentrischen, ringförmigen Erhöhungen aufweist, die von der Elektrodenfläche mit einer Höhe von 20 Mikrometern bis 200 Mikrometern hervorstehen, zuerst eine Reihe von Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen hergestellt wird; nach Fertigstellen der Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen danach eine Reihe von Stahl an Stahl-Schweißverbindungen hergestellt wird; nach Fertigstellen der Stahl an Stahl-Schweißverbindungen danach die Schweißelektroden gereinigt und zugerichtet werden, um eine jegliche Ansammlung von Aluminium auf den Elektroden zu entfernen und um die hervorstehenden Ringe der Erhöhungen in einer Höhe von 20 Mikrometern bis 200 Mikrometern nachzuschneiden, bevor als Nächstes eine neue Reihe von Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen begonnen wird.A method of welding a plurality of aluminum to aluminum and a plurality of steel to steel resistive electrode welded joints using the same welding apparatus, comprising: a spot welder having a pair of welding electrodes having an electrode surface radius of curvature in the range between 20 millimeters and 40 millimeters, and the electrode surface having a plurality of concentric annular ridges protruding from the electrode surface with a height of 20 microns to 200 microns, first a series of aluminum is made on aluminum welded joints; after finishing the aluminum on welded aluminum joints afterwards a series of steel is made on welded steel joints; after finishing the steel on welded steel joints, thereafter cleaning and trimming the welding electrodes to remove any accumulation of aluminum on the electrodes and to re-cut the protruding rings of the ridges at a height of 20 microns to 200 microns before a next one Series of aluminum is started on aluminum welded joints. Verfahren zum Schweißen nach Anspruch 1, welches ferner umfasst, dass, falls die Elektroden aufgepilzt sind, die Elektroden dann zugerichtet werden.The method of welding of claim 1, further comprising, if the electrodes are mushroomed, then the electrodes are dressed. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner umfasst, dass nach Fertigstellen der Stahl an Stahl-Schweißverbindungen die Elektroden gemessen werden, um das Ausmaß der Aufpilzung der Elektrode zu ermitteln, und wenn eine Aufpilzung ermittelt wird, die Elektroden dann wieder zugerichtet werden, bevor die Elektroden restrukturiert werden.The method of claim 1, further comprising, after completing the steel on steel welds, measuring the electrodes to determine the extent of mushrooming of the electrode, and when an uptake is detected, the electrodes are then re-dressed before the electrodes be restructured. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner umfasst, dass die Fließgrenze der Kupferelektrode mindestens 400 MPa beträgt.The method of claim 1, further comprising the yield strength of the copper electrode being at least 400 MPa. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner umfasst, dass die Fließgrenze der Kupferelektrode vorzugsweise über 500 MPa liegt.The method of claim 1 further comprising the yield strength of the copper electrode preferably greater than 500 MPa. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner umfasst, dass die Elektroden aus einer Kupferlegierung bestehen, die bei einer Temperatur von 400°C nicht erweicht.The method of claim 1, further comprising that the electrodes are made of a copper alloy that does not soften at a temperature of 400 ° C. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner umfasst, dass die Elektrode eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 80% IACS-Leitfähigkeit und vorzugsweise mehr als 90% IACS aufweist.The method of claim 1, further comprising the electrode having an electrical conductivity of greater than 80% IACS conductivity, and more preferably greater than 90% IACS. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner umfasst, dass das Reinigen und Zurichten durch ein Schneidmesser ausgeführt wird.The method of claim 1, further comprising performing the cleaning and trimming by a cutting knife. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner umfasst, dass der Abstand von Erhöhung zu Erhöhung der konzentrischen ringförmigen Erhöhungen in dem Bereich von 80 μm bis 1500 μm liegt.The method of claim 1, further comprising the distance from increasing to increasing the concentric annular ridges being in the range of 80 μm to 1500 μm. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner umfasst, dass die Breite einer ringförmigen Erhöhung in dem Bereich zwischen 40 μm bis 2000 μm liegt.The method of claim 1, further comprising the width of an annular ridge being in the range between 40 μm to 2000 μm.
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