DE102015106141B4 - Widerstandspunktschweissverfahren - Google Patents
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Abstract
Widerstandspunktschweißverfahren, umfassend, dass:eine elektrisch leitfähige Beschichtung (30) zwischen einem polymeren Werkstück (10) und einem metallischen Werkstück (20) angeordnet wird,wobei das metallische Werkstück (20) eine strukturierte Oberfläche (22) aufweist, die dem polymeren Werkstück (10) zugewandt ist;das polymere Werkstück (10) mit einem ersten und einem zweiten elektrisch leitfähigen Stift (124, 126) einer Schweißelektrodenanordnung (102) durchstochen wird;elektrische Energie auf den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift (124, 126) angewendet wird, sodass ein elektrischer Strom durch den ersten elektrisch leitfähigen Stift (124), die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift (126) hindurch fließt,um das polymere Werkstück (10) und die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) zumindest teilweise zum Schmelzen zu bringen und dadurch ein Schweißbad (W) zu bilden; unddas Schweißbad (W) abgekühlt wird, um so eine feste Schweißlinse (N) zu bilden, um eine mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen der festen Schweißlinse (N) und der strukturierten Oberfläche (22) herzustellen,wobei die mechanische Grenzflächenverriegelung das polymere Werkstück (10) und das metallische Werkstück (20) miteinander verbindet.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Widerstandspunktschweißverfahren.
- Beispielsweise beschreibt die
US 2007 / 0 272 660 A1 - Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die
US 3 993 529 A verwiesen. - HINTERGRUND
- Schweißen ist ein Verfahren zum Fügen von zwei oder mehreren Werkstücken wie z. B. Metallsubstraten. Im Allgemeinen kann Schweißen das Anwenden von Wärme und Druck auf zumindest zwei Werkstücke, um die Werkstücke zu verbinden, umfassen. Über die Jahre wurden viele Schweißverfahren entwickelt.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Widerstandspunktschweißen ist eine Art von Schweißverfahren, bei der elektrischer Strom durch zwei Elektroden und die Werkstücke hindurch geleitet wird, um eine örtlich begrenzte Erwärmung in den Werkstücken zu erzeugen. Das Material, das die Werkstücke bildet, schmilzt und fließt an der Grenzfläche zwischen den zwei Werkstücken ineinander, um dadurch ein Schweißbad zu bilden. Das Schweißbad kühlt anschließend ab, um eine Schweißlinse zu bilden. Um den Durchsatz zu verbessern, ist es zweckmäßig, die Zeit zu minimieren, die notwendig ist, um einen Widerstandspunktschweißprozess zu beenden. Um die strukturellen Gewichte zu erleichtern, ist es auch zweckmäßig, mittels Widerstandspunktschweißen Werkstücke zu fügen, die aus ungleichen Materialien hergestellt sind. Zu diesem Zweck wurde das vorliegend offenbarte Widerstandspunktschweißverfahren entwickelt.
- Das vorliegend offenbarte Widerstandspunktschweißverfahren kann verwendet werden, um ein polymeres Werkstück und ein metallisches Werkstück aneinander zu fügen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Widerstandspunktschweißverfahren die folgenden Schritte: (a) Anordnen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung zwischen einem polymeren Werkstück und einem metallischen Werkstück, wobei das metallische Werkstück eine strukturierte Oberfläche aufweist, die dem polymeren Werkstück zugewandt ist; (b) Durchstechen des polymeren Werkstückes mit einem ersten und einem zweiten elektrisch leitfähigen Stift einer Schweißelektrodenanordnung; (c) Anwenden elektrischer Energie auf den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift, sodass ein elektrischer Strom durch den ersten elektrisch leitfähigen Stift, die elektrisch leitfähige Beschichtung und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift hindurch fließt, um das polymere Werkstück und die elektrisch leitfähige Beschichtung zumindest teilweise zum Schmelzen zu bringen und dadurch ein Schweißbad zu bilden (eine gewisse Erwärmung resultiert aus der ohmschen Erwärmung des metallischen Werkstückes); und (d) Abkühlen des Schweißbades, um so eine feste Schweißlinse zu bilden, um eine mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen der festen Schweißlinse und der strukturierten Oberfläche herzustellen, wobei die mechanische Grenzflächenverriegelung das polymere Werkstück und das metallische Werkstück miteinander verbindet. Das Verfahren umfasst außerdem, dass eine Klemmkraft auf das polymere Werkstück und das metallische Werkstück angewendet wird, um das polymere Werkstück gegen das metallische Werkstück zu pressen, nachdem die elektrisch leitfähige Beschichtung zwischen dem polymeren Werkstück und dem metallischen Werkstück angeordnet wurde.
- Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
- Figurenliste
-
-
1 ist eine schematische vordere Schnittansicht eines Schweißsystems; -
2 ist eine schematische vordere Schnittansicht eines polymeren Werkstückes, eines metallischen Werkstückes und einer elektrisch leitfähigen Beschichtung zwischen dem polymeren und dem metallischen Werkstück; -
3 ist eine schematische vordere Schnittansicht des polymeren Werkstückes, des metallischen Werkstückes, der in2 gezeigten elektrisch leitfähigen Beschichtung und einer Schweißelektrodenanordnung, die eine Klemmkraft auf das polymere und das metallische Werkstück anwendet; -
4 ist eine schematische vordere Schnittansicht des polymeren Werkstückes, des metallischen Werkstückes, der elektrisch leitfähigen Beschichtung und der Schweißelektrodenanordnung, die in3 gezeigt sind, wobei die Schweißelektrodenanordnung elektrische Energie auf die elektrisch leitfähige Beschichtung anwendet; -
5 ist eine schematische vordere Schnittansicht des polymeren Werkstückes, des metallischen Werkstückes, der elektrisch leitfähigen Beschichtung und der Schweißelektrodenanordnung, die in4 gezeigt sind, wobei die Schweißelektrodenanordnung von dem polymeren Werkstück zurückgezogen ist, und eine feste Schweißlinse das metallische und das polymere Werkstück fügt; und -
6 ist eine schematische vordere Schnittansicht einer Schweißverbindung. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten beziehen, illustriert
1 schematisch ein Widerstandspunktschweißsystem100 zum Fügen von zwei oder mehreren Werkstücken, die aus verschiedenen Materialien hergestellt sind. In der abgebildeten Ausführungsform kann das Schweißsystem100 verwendet werden, um ein polymeres Werkstück10 und ein metallisches Werkstück20 zu fügen (3 ). Das polymere Werkstück10 (3 ) ist insgesamt oder teilweise aus einem geeigneten polymeren Verbundstoff wie z. B. einem faserverstärkten Polymer hergestellt. Als nicht einschränkende Beispiele umfassen geeignete polymere Verbundstoffe thermoplastische Verbundstoffe mit einer Matrix, die u. a. aus Polymethyl-Methacrylat, Polybenzimidazol, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen hergestellt ist. Das polymere Werkstück10 (3 ) kann insgesamt oder teilweise auch aus kohlefaserverstärkten Nylonverbindungen hergestellt sein. Der polymere Verbundstoff, der das polymere Werkstück10 bildet, weist einen Schmelzpunkt in einem Bereich von 120 Grad Celsius bis 600 Grad Celsius auf. Der polymere Verbundstoff, der die polymeren Werkstücke10 bildet, kann z. B. einen Schmelzpunkt von etwa 270 Grad Celsius aufweisen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist das metallische Werkstück20 insgesamt oder teilweise aus einem Eisenmetall wie z. B. Stahl und Edelstahl oder einem Nichteisenmetall wie z. B. Aluminium, Titan und Magnesium hergestellt. - Mit fortgesetzter Bezugnahme auf
1 umfasst das Schweißsystem100 eine Widerstandspunktschweißelektrodenanordnung102 , die elektrisch mit einer Leistungsversorgung104 wie z. B. einer Gleichstrom (DC)-Leistungsversorgung verbunden ist. Die Schweißelektrodenanordnung102 und die Leistungsversorgung104 sind Teil eines elektrischen Stromkreises106 . Die Leistungsversorgung104 umfasst einen Pluspol108 und einen Minuspol110 und ist ausgestaltet, um elektrische Energie an die Schweißelektrodenanordnung102 zu liefern. Anders ausgedrückt kann die Leistungsversorgung104 elektrischen Strom an die Schweißelektrodenanordnung102 liefern. - Außer der Leistungsversorgung
104 umfasst der elektrische Stromkreis106 einen elektrischen Schalter112 , der mit der Leistungsversorgung104 elektrisch in Reihe geschaltet ist. Der elektrische Schalter112 kann zwischen einem/r EIN-Zustand (oder -Position) und einem/r AUS- Zustand (oder -Position) schalten. In dem EIN-Zustand lässt der elektrische Schalter112 zu, dass elektrischer Strom durch den elektrischen Stromkreis106 fließt. Der elektrische Strom kann als solcher von der Leistungsversorgung104 zu der Schweißelektrodenanordnung102 fließen, wenn sich der elektrische Schalter112 im EIN-Zustand befindet. Hingegen unterbricht der elektrische Schalter112 den Fluss von elektrischem Strom von der Leistungsversorgung104 , wenn er sich in dem AUS-Zustand befindet. Somit unterbricht der elektrische Schalter112 im AUS-Zustand den elektrischen Stromkreis106 und infolgedessen kann kein elektrischer Strom von der Leistungsversorgung104 zu der Schweißelektrodenanordnung102 fließen. - Das Schweißsystem
100 umfasst außerdem ein Amperemeter114 , das mit der Leistungsversorgung104 elektrisch in Reihe geschaltet ist. Das Amperemeter114 kann den elektrischen Strom in dem elektrischen Stromkreis106 messen. Es wird in Erwägung gezogen, dass das Amperemeter114 ein Drehspulen-Amperemeter, ein elektrodynamisches Amperemeter, ein Weicheisen-Amperemeter, ein Heißdraht-Amperemeter, ein digitales Amperemeter, ein integrierendes Amperemeter oder eine beliebige andere Art von Amperemeter sein kann, das geeignet ist, um den elektrischen Strom in dem elektrischen Stromkreis106 zu messen. - Das Schweißsystem
100 umfasst ferner einen Zeitmesser116 zum Messen von Zeitintervallen. In der abgebildeten Ausführungsform ist der Zeitmesser116 mit der Leistungsversorgung104 elektrisch parallel geschaltet. Der Zeitmesser116 kann verwendet werden, um die Zeit zu messen und zu überwachen, in der die Leistungsversorgung104 elektrischen Strom an die Schweißelektrodenanordnung102 liefert. - Bezug nehmend auf die
1 und3 ist die Schweißelektrodenanordnung102 elektrisch mit der Leistungsversorgung104 verbunden und umfasst ein Gehäuse118 . Das Gehäuse118 definiert eine erste und eine zweite Öffnung120 ,122 (1 ), die voneinander beabstandet sind. Als nicht einschränkende Beispiele können die erste und die zweite Öffnung120 ,122 Löcher oder Bohrungen sein und stehen im Wesentlichen parallel zueinander. Das Gehäuse118 kann einen Gehäusehohlraum119 definieren (1 ). - Die Schweißelektrodenanordnung
102 umfasst ferner einen ersten und einen zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 , die von dem Gehäuse118 vorstehen. Der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 können als erste bzw. zweite Elektrode bezeichnet werden, und jede ist zumindest teilweise im Inneren des Gehäuses118 angeordnet. In der abgebildeten Ausführungsform ist der erste elektrisch leitfähige Stift124 teilweise in der ersten Öffnung120 angeordnet, und der zweite elektrisch leitfähige Stift126 ist teilweise in der zweiten Öffnung122 angeordnet. Anders ausgedrückt nimmt die erste Öffnung120 teilweise den ersten elektrisch leitfähigen Stift124 auf, und die zweite Öffnung122 nimmt teilweise den zweiten elektrisch leitfähigen Stift126 auf. Die erste und die zweite Öffnung120 ,122 stehen in Verbindung mit dem Gehäusehohlraum119 , und der Gehäusehohlraum nimmt den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 teilweise auf. Die erste und die zweite Öffnung120 ,122 sind nebeneinander und parallel zueinander angeordnet. Demzufolge sind der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 auch nebeneinander und parallel zueinander angeordnet. - Der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift
124 ,126 sind insgesamt oder teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material wie z. B. einem Metall hergestellt, das eine Härte in einem Bereich zwischen 50 HRC und 70 HRC auf der Rockwell C-Skala aufweist. Als ein nicht einschränkendes Beispiel beträgt die Härte des Materials, das den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 bildet, etwa 165 HRC auf der Rockwell C-Skala. Es ist zweckdienlich, dass der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 zumindest teilweise aus einem Material mit der Härte und dem Härtebereich, die oben beschrieben sind, hergestellt sind, sodass der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 das polymere Werkstück10 durchstechen können (3 ). Das polymere Werkstück10 weist eine Härte in einem Bereich zwischen 10 HRC und 50 HRC auf der Rockwell C-Skala auf, um zuzulassen, dass der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 (mit der oben beschriebenen Härte) das polymere Werkstück10 durchstechen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 insgesamt oder teilweise aus Stahl hergestellt sein. Jeder von dem ersten und dem zweitem elektrisch leitfähigem Stift124 ,126 kann z. B. insgesamt oder teilweise aus einem HochgeschwindigkeitsstahlT1 , einem HochgeschwindigkeitsstahlM2 oder einem H-13 Werkzeugstahl hergestellt sein. Ferner können der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 insgesamt oder teilweise aus Wolframcarbid, einer Kupferlegierung, einem Kobaltlegierungsstahl, Wolfram oder einer Legierung auf Molybdänbasis hergestellt sein. - Um das Durchstechen des polymeren Werkstückes
10 zu erleichtern, umfasst jeder von dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 eine verjüngte oder zugespitzte Spitze125 bzw.127 . Die verjüngten Spitzen125 ,127 können auch eine Nut definieren, um das Durchstechen des polymeren Werkstückes10 zu erleichtern. - Der zweite elektrisch leitfähige Stift
126 ist von dem ersten elektrisch leitfähigen Stift124 elektrisch isoliert. Elektrischer Strom kann als solcher nicht direkt von dem ersten elektrisch leitfähigen Stift124 zu dem zweiten elektrisch leitfähigen Stift126 fließen. Um den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 elektrisch voneinander zu isolieren, umfasst die Schweißelektrodenanordnung102 eine erste elektrisch isolierende Abdeckung128 und eine zweite elektrisch isolierende Abdeckung130 . Die erste und die zweite elektrisch isolierende Abdeckung128 ,130 sind insgesamt oder teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material wie z. B. einem Polymer hergestellt. Die erste elektrisch isolierende Abdeckung128 ist teilweise in der ersten Öffnung120 angeordnet und umgibt zumindest teilweise den ersten elektrisch leitfähigen Stift124 . Demzufolge nimmt die erste Öffnung120 teilweise die erste elektrisch isolierende Abdeckung128 und den ersten elektrisch leitfähigen Stift124 auf. Die zweite elektrisch isolierende Abdeckung130 ist teilweise in der zweiten Öffnung122 angeordnet und umgibt zumindest teilweise den zweiten elektrisch leitfähigen Stift126 . Somit nimmt die zweite Öffnung122 teilweise die zweite elektrisch isolierende Abdeckung130 und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift126 auf. Alternativ oder zusätzlich zu der ersten und der zweiten elektrisch isolierenden Abdeckung128 ,130 kann die Schweißelektrodenanordnung102 einen elektrischen Isolator129 (3 ) umfassen, um den ersten elektrisch leitfähigen Stift124 von dem zweiten elektrisch leitfähigen Stift126 elektrisch zu trennen. - Die Schweißelektrodenanordnung
102 umfasst einen ersten elektrisch leitfähigen Verbinder132 , der den ersten elektrisch leitfähigen Stift124 elektrisch mit dem Pluspol108 der Leistungsversorgung104 verbindet. Der elektrische Schalter112 ist elektrisch in Reihe zwischen den Pluspol108 der Leistungsversorgung104 und den ersten elektrisch leitfähigen Stift124 geschaltet. Ferner umfasst die Schweißelektrodenanordnung102 einen zweiten elektrisch leitfähigen Verbinder134 , der den zweiten elektrisch leitfähigen Stift126 elektrisch mit dem Minuspol110 der Leistungsversorgung104 verbindet. Das Amperemeter114 ist elektrisch in Reihe zwischen den Minuspol110 der Leistungsversorgung104 und den zweiten elektrisch leitfähigen Verbinder134 geschaltet. - Die
2-5 illustrieren schematisch ein Widerstandspunktschweißverfahren mithilfe des oben beschriebenen Schweißsystems100 . Zuerst, in2 , beginnt das Verfahren, indem eine elektrisch leitfähige Beschichtung30 zwischen dem polymeren Werkstück10 und dem metallischen Werkstück20 angeordnet wird. Anders ausgedrückt wird die elektrisch leitfähige Beschichtung30 an der Grenzfläche zwischen dem polymeren Werkstück10 und dem metallischen Werkstück20 (d. h. der Schweißgrenzfläche) angeordnet. Es ist nicht notwendig, ein anderes Heizelement an der Schweißgrenzfläche anzuordnen. Die elektrisch leitfähige Beschichtung30 ist insgesamt oder teilweise aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material hergestellt. Als nicht einschränkende Beispiele kann die elektrisch leitfähige Beschichtung30 ein Ruß oder ein thermoplastisches Material sein. Die elektrisch leitfähige Beschichtung30 kann z. B. eine Graphite Conductive Coating, eine Total Ground Carbon Conductive Coating oder eine Silver Coated Copper Conductive Coating sein. Das metallische Werkstück20 kann einen Werkstückhohlraum24 umfassen, der ausgestaltet, geformt und dimensioniert ist, um die elektrisch leitfähige Beschichtung30 zumindest teilweise aufzunehmen. Außerdem definiert das polymere Werkstück10 eine polymere Stoßfläche12 , und das zweite Werkstück20 definiert eine strukturierte Oberfläche22 . - Mit Bezugnahme auf
6 weist die strukturierte Oberfläche22 einen arithmetischen Mittenrauigkeitswert Ra in einem Bereich zwischen 0,001 Mikrometern und 2000 Mikrometern auf. Die strukturierte Oberfläche22 kann z. B. einen arithmetischen Mittenrauigkeitswert von etwa 2 Mikrometer aufweisen. Der/die oben beschriebene arithmetische Mittenrauigkeitswert Ra und Bereich helfen dabei, eine mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen dem polymeren Werkstück10 und dem metallischen Werkstück20 herzustellen. Um die strukturierte Oberfläche22 zu strukturieren, kann das metallische Werkstück20 einer beliebigen geeigneten Oberflächenaufrauungsbehandlung unterzogen werden. Die Oberflächenaufrauungsbehandlung kann ein chemisches Verfahren wie z. B. Lithographie oder ein mechanisches Verfahren wie z. B. Fräsen, Polieren, Strahlen, eine Laserbehandlung oder 3-D-Druck sein. Ein Abschnitt22A der strukturierten Oberfläche22 definiert den Werkstückhohlraum24 . Daher weist der Abschnitt22A der strukturierten Oberfläche22 , der den Werkstückhohlraum24 definiert, auch einen arithmetischen Mittenrauigkeitswert Ra auf, der in einem Bereich zwischen 0,001 Mikrometern und 2000 Mikrometern liegt, um dabei zu helfen, eine mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen dem polymeren Werkstück10 und dem metallischen Werkstück20 herzustellen. Die Struktur der strukturierten Oberfläche22 kann ein vorbestimmtes Muster aufweisen, um die mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen dem polymeren Werkstück10 und dem metallischen Werkstück20 zu verbessern. - Mit erneuter Bezugnahme auf die
2-5 wird in dem in2 illustrierten Schritt die elektrisch leitfähige Beschichtung30 zuerst auf der strukturierten Oberfläche22 angeordnet. Die elektrisch leitfähige Beschichtung30 kann z. B. insgesamt oder teilweise auf dem Abschnitt22A der strukturierten Oberfläche22 angeordnet werden, der den Werkstückhohlraum24 definiert, sodass die elektrisch leitfähige Beschichtung30 zumindest teilweise in dem Werkstückhohlraum24 aufgenommen ist. Dann wird das polymere Werkstück10 oben auf der elektrisch leitfähigen Beschichtung30 und dem metallischen Werkstück20 angeordnet, sodass die erste Stoßfläche12 der strukturierten Oberfläche22 zugewandt ist. Somit ist die strukturierte Oberfläche22 dem polymeren Werkstück10 zugewandt. Ein Schichtporenfüller oder Kleber wird zwischen dem metallischen Werkstück20 und dem polymeren Werkstück10 aufgebracht, um die Versiegelung zu verbessern und Korrosion zu verhindern. Danach schreitet das Verfahren zu dem in3 illustrierten Schritt weiter. -
3 illustriert einen Schritt, bei dem die Schweißelektrodenanordnung102 in Richtung des polymeren Werkstückes10 vorgerückt wird, sodass der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 das polymere Werkstück10 durchstechen. Anders ausgedrückt bringt der in3 illustrierte Schritt das Durchstechen des polymeren Werkstückes10 mit dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 mit sich. Sobald der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 das polymere Werkstück10 durchstechen, wird die Schweißelektrodenanordnung102 in die durch den PfeilF1 angezeigte Richtung (d. h. in Richtung des metallischen Werkstückes20 ) vorgerückt, um den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 durch das polymere Werkstück10 hindurch vorzurücken. Der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 werden gleichzeitig durch das polymere Werkstück10 hindurch in der durch den PfeilF1 angezeigten Richtung vorgerückt, bis der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 mit der zwischen dem polymeren und dem metallischen Werkstück10 ,20 angeordneten elektrisch leitfähigen Beschichtung30 in Kontakt gelangen. Die Schweißelektrodenanordnung102 kann ein Stützelement121 (d. h. ein nicht leitfähiges Element) umfassen, das in der Lage ist, das polymere Werkstück10 , die elektrisch leitfähige Beschichtung30 und das metallische Werkstück20 zu stützen, während der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 gleichzeitig durch das polymere Werkstück10 hindurch vorgerückt werden. Somit bringt der in3 illustrierte Schritt das Vorrücken des ersten und des zweiten elektrisch leitfähigen Stifts124 ,126 durch das polymere Werkstück10 hindurch mit sich, bis der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 mit der zwischen dem polymeren Werkstück10 und dem metallischen Werkstück20 angeordneten elektrisch leitfähigen Beschichtung30 in Kontakt gelangen. - Der in
3 gezeigte Schritt bringt auch mit sich, dass Druck (durch Anwenden einer Klemmkraft in den durch die PfeileF1 undF2 angezeigten Richtungen) auf das polymere Werkstück10 angewendet wird, um das polymere Werkstück10 gegen die elektrisch leitfähige Beschichtung30 und das metallische Werkstück20 zu pressen. Anders ausgedrückt wird eine Klemmkraft auf das Polymerwerkstück10 und das metallische Werkstück20 angewendet, um das polymere Werkstück10 gegen das metallische Werkstück20 zu pressen. Um dies zu bewerkstelligen, wird das Schweißelektrodensystem102 in Richtung des polymeren Werkstückes10 und der elektrisch leitfähigen Beschichtung30 in der durch den PfeilF1 angezeigten Richtung vorgerückt, bis das Gehäuse118 mit dem polymeren Werkstück10 in Kontakt gelangt. Sobald das Gehäuse118 mit dem polymeren Werkstück10 in Kontakt steht, wird die Schweißelektrodenanordnung102 kontinuierlich in der durch den PfeilF1 angezeigten Richtung vorgerückt, um das polymere Werkstück10 gegen die elektrisch leitfähige Beschichtung30 und das metallische Werkstück20 zu pressen. Während sich das Gehäuse118 in der durch den PfeilF1 angezeigten Richtung bewegt, kann sich das Stützelement121 in der durch den PfeilF2 angezeigten Richtung bewegen, um eine Klemmkraft auf das polymere Werkstück10 und das metallische Werkstück20 anzuwenden. Somit übt das Gehäuse118 Druck gegen das polymere Werkstück10 aus, um das polymere Werkstück10 gegen das metallische Werkstück20 zu klemmen. Die Schweißelektrodenanordnung102 kann Druck auf dem polymeren Werkstück10 ausüben, während sie gleichzeitig den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 durch das polymere Werkstück10 hindurch vorrückt. Da die Schweißelektrodenanordnung102 dazu dient, Druck auf dem polymeren Werkstück10 und dem metallischen Werkstück20 auszuüben und um elektrischen Strom an der Grenzfläche zwischen dem polymeren Werkstück10 und dem metallischen Werkstück20 zu leiten, kann die Schweißelektrodenanordnung102 als eine Hybrid-Schweißelektrodenanordnung bezeichnet werden. - Wenngleich der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift
124 ,126 durch das polymere Werkstück10 hindurch vorrücken, wenn Druck [engl. pressured] auf das polymere Werkstück10 angewendet wird, durchstechen der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 das metallische Werkstück20 nicht. Der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 werden nur durch das polymere Werkstück10 hindurch in der durch den PfeilF1 angezeigten Richtung vorgerückt, bis der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung30 in Kontakt gelangen, aber bevor sie mit dem metallischen Werkstück20 in Kontakt gelangen. - Wie in
4 gezeigt, wird, sobald der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung30 in Kontakt stehen, elektrische Energie auf den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 angewendet, sodass elektrischer Strom (von der Leistungsversorgung104 ) zuerst zu dem ersten elektrisch leitfähigen Stift124 , dann durch die elektrisch leitfähige Beschichtung30 hindurch und als Nächstes durch den zweiten elektrisch leitfähigen Stift126 hindurch fließt. Die Leistungsversorgung104 liefert an die elektrisch leitfähige Beschichtung30 elektrische Energie (über den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift124 ,126 ) mit einem hinreichenden elektrischen Strom und über eine ausreichende Zeitspanne, um die elektrisch leitfähige Beschichtung30 und zumindest einen Teil des polymeren Werkstückes10 zum Schmelzen zu bringen und dadurch ein Schweißbad W zu bilden. Das Schweißbad W umfasst geschmolzenes Polymer (von dem polymeren Werkstück10 ) und geschmolzene Beschichtung30 . Die in der Beschichtung30 verwendeten Füllstoffe (um den entsprechenden Widerstand zu erhalten) können die Schweißnaht verstärken). Da das Werkstück20 einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das polymere Werkstück10 , schmilzt das metallische Werkstück20 aufgrund der erzeugten Hitze nicht, während der elektrische Strom durch die elektrisch leitfähige Beschichtung30 und das metallische Werkstück20 fließt. Wie oben erörtert, ist das polymere Werkstück10 aus einem polymeren Verbundstoff mit einem Schmelzpunkt von etwa 270 Grad Celsius hergestellt. Somit wird ein hinreichend hoher elektrischer Strom über eine hinreichende Zeitspanne durch die elektrisch leitfähige Beschichtung30 hindurch geleitet, um das polymere Werkstück10 und die elektrisch leitfähige Beschichtung30 auf eine Temperatur zu erhitzen, die über 270 Grad Celsius liegt. Der Strom und die Zeit, die erforderlich sind, sind von dem gewählten Widerstand abhängig. Während dieses Aufheizvorganges schmilzt die elektrisch leitfähige Beschichtung30 vollständig, und es schmelzen nur Abschnitte des polymeren Werkstückes10 , welche die elektrisch leitfähige Beschichtung30 umgeben, um das Schweißbad W zu bilden. Da der Schmelzpunkt des metallischen Materials, welches das metallische Werkstück20 bildet, über 270 Grad Celsius liegt, schmilzt das metallische Werkstück20 nicht, wenn der elektrische Strom durch die elektrisch leitfähige Beschichtung30 fließt. Die geschmolzenen Abschnitte der elektrisch leitfähigen Beschichtung30 und des polymeren Werkstückes10 breiten sich entlang der strukturierten Oberfläche22 des metallischen Werkstückes20 aus (siehe6 ). - Wie in
5 gezeigt, werden nach dem Bilden des Schweißbades W der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift124 ,126 von dem polymeren Werkstück10 zurückgezogen. Um dies zu bewerkstelligen, wird die Schweißelektrodenanordnung102 von dem polymeren Werkstück10 in der durch den Pfeil R (4 ) angezeigten Richtung weg bewegt. Das Schweißbad W liegt anfänglich in einem flüssigen Zustand vor und wird dann abgekühlt, um eine feste SchweißlinseN zu bilden, welche das polymere Werkstück10 und das metallische Werkstück20 fügt. Anders ausgedrückt bringt der in5 gezeigte Schritt mit sich, dass das Schweißbad W abgekühlt wird, bis das Schweißbad W erstarrt und die feste SchweißlinseN bildet. Das Abkühlen kann über natürliche Konduktion erfolgen. Das heißt, es kann zugelassen werden, dass das Schweißbad W abkühlt. Unabhängig von dem Kühlverfahren bildet das Schweißbad W, nachdem es abgekühlt ist, eine feste SchweißlinseN , welche das polymere und das metallische Werkstück10 ,20 fügt. - Mit Bezugnahme auf
6 fügt die Schweißverbindung J das metallische Werkstück20 und das polymere Werkstück10 , und ihre Festigkeit ist durch die mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen der feste SchweißlinseN und der strukturierten Oberfläche22 des metallischen Werkstückes20 erhöht. Da das Schweißbad W entlang der strukturierten Oberfläche22 abkühlt, wird die feste SchweißlinseN demzufolge entlang der Spitzen P und MuldenV der strukturierten Oberfläche22 verteilt. Das Anordnen der festen SchweißlinseN entlang der Spitzen P und MuldenV der strukturierten Oberfläche22 stellt eine mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen dem polymeren Werkstück10 und dem metallischen Werkstück20 her, und diese mechanische Grenzflächenverriegelung schließt eine Bewegung des metallischen Werkstückes20 bezüglich des polymeren Werkstückes10 in mehreren Richtungen aus oder behindert diese zumindest. Anders ausgedrückt umfasst das Schweißverfahren, dass das Schweißbad W (über natürliche Konvektion) abgekühlt wird, um so eine feste SchweißlinseN zu bilden, um eine mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen der festen SchweißlinseN und der strukturierten Oberfläche22 herzustellen, und die mechanische Grenzflächenverriegelung verbindet das polymere Werkstück10 mit dem metallischen Werkstück20 . Das Schweißverfahren umfasst somit, dass das Schweißbad W abgekühlt wird, um so eine feste SchweißlinseN zu bilden, um eine mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen der festen SchweißlinseN und der strukturierten Oberfläche22 herzustellen, und die mechanische Grenzflächenverriegelung verbindet das polymere Werkstück10 mit dem metallischen Werkstück20 .
Claims (10)
- Widerstandspunktschweißverfahren, umfassend, dass: eine elektrisch leitfähige Beschichtung (30) zwischen einem polymeren Werkstück (10) und einem metallischen Werkstück (20) angeordnet wird, wobei das metallische Werkstück (20) eine strukturierte Oberfläche (22) aufweist, die dem polymeren Werkstück (10) zugewandt ist; das polymere Werkstück (10) mit einem ersten und einem zweiten elektrisch leitfähigen Stift (124, 126) einer Schweißelektrodenanordnung (102) durchstochen wird; elektrische Energie auf den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift (124, 126) angewendet wird, sodass ein elektrischer Strom durch den ersten elektrisch leitfähigen Stift (124), die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift (126) hindurch fließt, um das polymere Werkstück (10) und die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) zumindest teilweise zum Schmelzen zu bringen und dadurch ein Schweißbad (W) zu bilden; und das Schweißbad (W) abgekühlt wird, um so eine feste Schweißlinse (N) zu bilden, um eine mechanische Grenzflächenverriegelung zwischen der festen Schweißlinse (N) und der strukturierten Oberfläche (22) herzustellen, wobei die mechanische Grenzflächenverriegelung das polymere Werkstück (10) und das metallische Werkstück (20) miteinander verbindet.
- Widerstandspunktschweißverfahren nach
Anspruch 1 , wobei die strukturierte Oberfläche einen arithmetischen Mittenrauigkeitswert in einem Bereich zwischen 0,001 und 2000 Mikrometern aufweist. - Widerstandspunktschweißverfahren nach
Anspruch 1 , ferner umfassend, dass eine Klemmkraft auf das polymere und das metallische Werkstück (20) (10) angewendet wird, um das polymere Werkstück (10) gegen die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) und das metallische Werkstück (20) zu pressen. - Widerstandspunktschweißverfahren nach
Anspruch 3 , ferner umfassend, dass der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift (124, 126) durch das polymere Werkstück (10) hindurch vorgerückt werden, bis der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift (124, 126) mit der zwischen dem polymeren und dem metallischen Werkstück (10, 20) angeordneten elektrisch leitfähigen Beschichtung (30) in Kontakt gelangen. - Widerstandspunktschweißverfahren nach
Anspruch 1 , ferner umfassend, dass der erste und der zweite elektrisch leitfähige Stift (124, 126) nach Bilden des Schweißbades (W) von dem polymeren Werkstück (10) zurückgezogen werden. - Widerstandspunktschweißverfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Abkühlen durch natürliche Konvektion durchgeführt wird. - Widerstandspunktschweißverfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Anordnen der elektrisch leitfähigen Beschichtung (30) zwischen dem polymeren und dem metallischen Werkstück (10, 20) umfasst, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) auf der strukturierten Oberfläche (22) angeordnet wird. - Widerstandspunktschweißverfahren nach
Anspruch 7 , wobei das Anordnen der elektrisch leitfähigen Beschichtung (30) umfasst, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) auf einem Abschnitt der strukturierten Oberfläche (22) angeordnet wird, der einen Werkstückhohlraum (24) definiert, sodass die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) zumindest teilweise in dem Werkstückhohlraum (24) angeordnet ist. - Widerstandspunktschweißverfahren nach
Anspruch 8 , wobei das polymere Werkstück (10) einen Schmelzpunkt von etwa 270 Grad Celsius aufweist, das metallische Werkstück (20) einen Schmelzpunkt aufweist, der über 270 Grad Celsius liegt, und das Anwenden elektrischer Energie auf dem erstem und dem zweiten elektrisch leitfähigen Stift (124, 126) umfasst, dass an die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) ein hinreichender elektrischer Strom über eine hinreichende Zeitspanne geliefert wird, um das polymere Werkstück (10) und die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) auf eine Temperatur zu erhitzen, die über 270 Grad Celsius liegt, um das Schweißbad (W) zu bilden. - Widerstandspunktschweißverfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Anwenden elektrischer Energie auf den ersten und den zweiten elektrisch leitfähigen Stift (124, 126) umfasst, dass an die elektrisch leitfähige Beschichtung (30) ein hinreichender elektrischer Strom über eine hinreichende Zeitspanne geliefert wird, um das die leitfähige Beschichtung (30) vollständig zum Schmelzen zu bringen.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3993529A (en) | 1971-12-09 | 1976-11-23 | Farkas Robert D | Apparatus for treating plastic loads |
US20070272660A1 (en) | 2006-05-25 | 2007-11-29 | Pei-Chung Wang | Method and apparatus for welding to laminated metal |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3993529A (en) | 1971-12-09 | 1976-11-23 | Farkas Robert D | Apparatus for treating plastic loads |
US20070272660A1 (en) | 2006-05-25 | 2007-11-29 | Pei-Chung Wang | Method and apparatus for welding to laminated metal |
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