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STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Offenlegung betrifft eine Technik zum Schweißen eines Plattenmaterials mit einer plattierten Oberfläche.
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Herkömmlicherweise wird Widerstandsschweißen zum Verbinden von Metallstahlplatten verwendet. Wenn Plattenmaterialien mit plattierten Oberflächen, wie beispielsweise Heißprägematerialien, durch Widerstandsschweißen verbunden werden, neigt die Plattierung dazu, während des Schweißens an den Elektroden anzuhaften. Wenn daher das Schweißen unter Verwendung der gleichen Elektrode fortlaufend durchgeführt wird, nimmt eine an der Elektrode anhaftende Menge an Plattierung zu, wenn die Anzahl der Male an Schweißungen (nachstehend die Anzahl von Punkten) zunimmt, und ist es wahrscheinlich, dass Schweißfehler auftreten. In der japanischen ungeprüften Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2013-35045 wird eine Plattierungsschicht durch Bestromung mit einem Anfangsstrom, der niedriger als ein Schweißstrom ist, weichgemacht, um eine Haftung der Plattierung zu verhindern.
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KURZDARSTELLUNG
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Die in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr.
2013-35045 offenbarte Technik kann die Plattierungsschicht mit dem Anfangsstrom weichmachen. Da jedoch die Plattierungsschicht zwischen der Elektrode und einem Schweißmaterial nicht vollständig eliminiert werden kann, kann eine Haftung der Plattierung an der Elektrode nicht ausreichend reduziert werden. In diesem Fall ist es nicht möglich, eine ausreichende Anzahl von Punkten zu gewährleisten.
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Bei einem Aspekt der vorliegenden Offenlegung ist es bevorzugt, dass eine Technik vorgeschlagen wird, die die Lebensdauer einer Elektrode verlängern kann.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung sieht ein Verfahren zum Herstellen eines verbundenen Elements vor. Das verbundene Element wird hergestellt, indem ein Werkstück gehalten wird, das zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode gestapelte Plattenmaterialien umfasst, und Widerstandsschweißen an dem Werkstück angewendet wird. Bei dem Verfahren ist ein erstes Plattenmaterial des Werkstücks, das mit der ersten Elektrode in Kontakt kommt, mit einer Plattierungsschicht auf einer mit der ersten Elektrode in Kontakt zu stehenden Seite vorgesehen, und ist ein zweites Plattenmaterial des Werkstücks, das mit der zweiten Elektrode in Kontakt kommt, mit einer Plattierungsschicht auf einer mit der zweiten Elektrode in Kontakt zu stehenden Seite vorgesehen. Das Verfahren umfasst in einem Stadium, in dem die erste Elektrode mit einer ersten Fläche des ersten Plattenmaterials in Kontakt steht, wobei die erste Fläche entlang einer Kontur eines vorderen Endes der ersten Elektrode gekrümmt ist, und in dem die zweite Elektrode mit einer zweiten Fläche des zweiten Plattenmaterials in Kontakt steht, wobei die zweite Fläche entlang einer Kontur eines vorderen Endes der zweiten Elektrode gekrümmt ist, Beginnen einer Bestromung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, um eine Schweißlinse zu bilden.
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Bei dem vorstehenden Verfahren kommt das vordere Ende von jeder Elektrode mit dem Plattenmaterial in vorteilhaften Kontakt und gibt es eine große Kontaktfläche, da die erste Fläche und die zweite Fläche der Plattenmaterialien jeweils Gestalten entlang der vorderen Enden der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode aufweisen (nachstehend einfach als Elektroden bezeichnet). Da das vordere Ende der Elektrode mit dem Plattenmaterial in vorteilhaften Kontakt kommt, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Kontaktfläche zwischen der Elektrode und dem Plattenmaterial abnimmt, selbst wenn Plattierung an der Elektrode anhaftet. Da es eine große Kontaktfläche zwischen der Elektrode und dem Werkstück von Anfang an gibt, ist auch eine Änderungsrate der Kontaktfläche als Ganzes klein, selbst wenn eine teilweise Abnahme oder Zunahme der Kontaktfläche aufgrund des Anhaftens der Plattierung an der Elektrode auftritt. Aus diesen Gründen wird eine Änderung des Widerstandswerts zwischen der Elektrode und dem Werkstück selbst durch wiederholtes Schweißen reduziert. Somit wird zum Beispiel als ein Ergebnis, dass eine Änderung der Spannung reduziert wird, wenn der elektrische Strom konstant ist, eine Änderung der Wärmeerzeugungsmenge reduziert. Dementsprechend können Schweißfehler reduziert werden, die auftreten können, wenn die Anzahl an Punkten zunimmt, und kann die Elektrode eine längere Lebensdauer aufweisen. Ein Kontakt zwischen der Elektrode und dem Werkstück umfasst hier einen Kontakt zwischen der Elektrode und dem Werkstück durch eine Plattierung hindurch, die an dem vorderen Ende der Elektrode anhaftet.
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Das vorstehend genannte Verfahren kann ferner Bilden der gekrümmten ersten Fläche in dem ersten Plattenmaterial und Bilden der gekrümmten zweiten Fläche in dem zweiten Plattenmaterial umfassen, bevor mit der Bestromung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode begonnen wird. Mit dem Verfahren als solches können die erste Fläche und die zweite Fläche in den Plattenmaterialien gebildet werden, in denen die erste Fläche und die zweite Fläche noch nicht gebildet sind.
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Bei dem vorstehend genannten Verfahren kann Bilden der gekrümmten ersten Fläche in dem ersten Plattenmaterial und Bilden der gekrümmten zweiten Fläche in dem zweiten Plattenmaterial ein Halten und eine Druckbeaufschlagung des Werkstücks zwischen einem Paar Pressteile umfassen. Mit dem Verfahren als solches können die erste Fläche und die zweite Fläche zuverlässig gebildet werden.
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Bei dem vorstehend genannten Verfahren kann das Paar Pressteile die erste Elektrode und die zweite Elektrode sein. Bei dem Verfahren als solches können durch die Druckbeaufschlagung der Elektroden in Richtung auf das Werkstück die gekrümmte erste Fläche und die gekrümmte zweite Fläche gebildet werden. Die erste Fläche und die zweite Fläche kommen auch in idealen Kontakt mit den vorderen Enden der jeweiligen Elektroden. Ein hochstabiler Schweißzustand kann erzielt werden.
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Bei dem vorstehend genannten Verfahren kann durch Halten und Druckbeaufschlagung des Werkstücks zwischen dem Paar Pressteile ein Spalt mit einer Größe von 20% oder mehr einer Dicke des ersten Plattenmaterials zwischen dem ersten Plattenmaterial und dem zweiten Plattenmaterial um einen mit Druck beaufschlagten Abschnitt herum gebildet werden. Das Verfahren als solches kann das vordere Ende der Elektrode in idealen Kontakt mit dem Werkstück bringen.
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Bei dem vorstehend genannten Verfahren kann die Plattierungsschicht Aluminium umfassen. Da Aluminium leicht zu legieren ist, haftet Plattierung während des Schweißens leicht an der Elektrode an, wenn die Plattierungsschicht ein auf Aluminium basierendes Material umfasst, und ist es wahrscheinlich, dass die Lebensdauer der Elektrode verkürzt wird. Mit dem vorstehend genannten Verfahren können jedoch nachteilige Effekte aufgrund von Haftung der Plattierung an der Elektrode reduziert werden. Selbst wenn die Plattierungsschicht Aluminium umfasst, kann die Lebensdauer der Elektrode verlängert werden.
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Bei dem vorstehend genannten Verfahren kann das das Werkstück bildende Plattenmaterial ein Plattenmaterial sein, bevor es einem Abschreckvorgang unterzogen wird. Bevor das Werkstück dem Abschreckvorgang unterzogen wird, weist es keinen Oxidfilm auf. Daher haftet die Plattierung leicht an der Elektrode und ist es wahrscheinlich, dass die Lebensdauer der Elektrode verkürzt wird. Jedoch kann mit dem vorstehend genannten Verfahren die Lebensdauer der Elektrode auch in einem Fall verlängert werden, dass ein Plattenmaterial geschweißt wird, bevor es einem Abschreckvorgang unterzogen wird.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
- 1 eine schematische, erklärende Ansicht eines Werkstücks und einer Schweißvorrichtung gemäß einer Ausführungsform ist;
- 2A bis 2D erklärende Ansichten eines Schweißvorgangs sind, wobei 2A ein Stadium vor einer Druckbeaufschlagung durch eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zeigt, 2B ein Stadium nach der Druckbeaufschlagung zeigt, 2C ein Stadium nach einer Bestromung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zeigt und 2D ein Stadium nach einer Trennung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode von dem Werkstück zeigt;
- 3A bis 3D Ansichten sind, die den Schweißvorgang nach den 2A bis 2D erklären, wobei 3A ein Stadium vor einer Druckbeaufschlagung durch eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zeigt, 3B ein Stadium nach der Druckbeaufschlagung zeigt, 3C ein Stadium nach einer Bestromung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zeigt und 3D ein Stadium nach einer Trennung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode von dem Werkstück zeigt;
- 4A bis 4D Ansichten sind, die ein herkömmliches Schweißverfahren erklären, wobei 4A ein Stadium während einer ersten Bestromung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zeigt, 4B ein Stadium zeigt, wenn die erste Elektrode und die zweite Elektrode von dem Werkstück getrennt sind, 4C ein Stadium während der zweiten Bestromung zeigt und 4D ein Stadium zeigt, wenn die Elektroden von dem Werkstück nach dem Vorgang in 4C getrennt sind;
- 5 eine Ansicht ist, die das Werkstück in einer Variation zeigt; und
- 6 eine Ansicht ist, die das Werkstück in einer anderen Variation zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Werkstück und Schweißvorrichtung
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1 zeigt ein Werkstück 10 und eine Schweißvorrichtung 20. Das Werkstück 10 umfasst gestapelte Plattenmaterialien. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Werkstück 10 zwei gestapelte Plattenmaterialien, das heißt das erste Plattenmaterial 11 und das zweite Plattenmaterial 12. Die Schweißvorrichtung 20 verbindet das erste Plattenmaterial 11 und das zweite Plattenmaterial 12 durch Widerstandspunktschweißen unter Verwendung von später beschriebener erster Elektrode 21 und zweiter Elektrode 22, um ein verbundenes Element herzustellen. Im Folgenden werden die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 einfach als „Elektrode“, wenn sie ohne Unterscheidung angegeben sind, oder als „Elektroden“ bezeichnet, wenn beide angegeben sind. In den für die folgende Beschreibung verwendeten Zeichnungen ist das Werkstück 10 schematisch mit einer Endfläche gezeigt, die an einem mit der Elektrode in Kontakt zu stehenden Abschnitt geschnitten ist.
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Werkstück
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Das erste Plattenmaterial 11 umfasst einen ersten Hauptkörper 11a, eine erste äußere Plattierungsschicht 11b und eine erste innere Plattierungsschicht 11c. Der erste Hauptkörper 11 a ist ein Hauptabschnitt des ersten Plattenmaterials 11 und ist plattenförmig. Die erste äußere Plattierungsschicht 11b ist auf einer Seite des ersten Hauptkörpers 11a ausgebildet, an der die erste äußere Plattierungsschicht 11b mit der ersten Elektrode 21 in Kontakt kommen kann. Von zwei Hauptseiten des ersten Plattenmaterials 11 liegt die eine Seite einer Seite gegenüber, an der das zweite Plattenmaterial 12 angeordnet ist. Die erste innere Plattierungsschicht 11 c ist auf der anderen Seite ausgebildet, die der einen Seite des ersten Hauptkörpers 11a gegenüberliegt.
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Das zweite Plattenmaterial 12 umfasst einen zweiten Hauptkörper 12a, eine zweite äußere Plattierungsschicht 12b und eine zweite innere Plattierungsschicht 12c. Der zweite Hauptkörper 12a ist ein Hauptabschnitt des zweiten Plattenmaterials 12 und ist plattenförmig. Die zweite äußere Plattierungsschicht 12b ist auf einer Seite des zweiten Hauptkörpers 12a ausgebildet, an der die zweite äußere Plattierungsschicht 12b mit der zweiten Elektrode 22 in Kontakt kommen kann. Von zwei Hauptseiten des zweiten Plattenmaterials 12 liegt die eine Seite einer Seite gegenüber, an der das erste Plattenmaterial 11 angeordnet ist. Das heißt, wenn das gestapelte erste Plattenmaterial 11 und zweite Plattenmaterial 12 des Werkstücks 10 als eine Platte betrachtet werden, ist die erste äußere Plattierungsschicht 11b auf einer Seite der Platte ausgebildet und ist die zweite äußere Plattierungsschicht 12b auf der anderen Seite der Platte ausgebildet. Die zweite innere Plattierungsschicht 12c ist auf einer gegenüberliegenden Seite zu einer Seite ausgebildet, auf der die zweite äußere Plattierungsschicht 12b des zweiten Hauptkörpers 12a ausgebildet ist.
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Das erste Plattenmaterial 11 und das zweite Plattenmaterial 12 sind zum Beispiel plattierte Stahlplatten, die einem sogenannten Heißprägevorgang (Heißpressen) unterzogen werden. Eine Plattierungsschicht ist ausgebildet, um das Material mit einer Rostschutzfunktion zu versehen. Spezifisches Material, wie beispielsweise Metall, das eine Plattierungsschicht bildet, ist nicht speziell beschränkt. Die Plattierungsschicht kann zum Beispiel aus Aluminium, Zink usw. erstellt sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Plattierungsschicht aus Aluminium erstellt. Aluminiumplattierung ist hervorragend bei Hitzebeständigkeit, Rissbeständigkeit, Härtbarkeit usw. Die aus Aluminium erstellte Plattierungsschicht kann andere Elemente zur Verbesserung der Eigenschaften enthalten. Es ist wahrscheinlich, dass Aluminium eine Legierung mit einem Metall, wie beispielsweise Kupfer, bildet, das eine Elektrode darstellt. Zinkplattierung kann zum Beispiel entweder aus reiner Zinkplattierung oder aus Legierungsplattierung bestehen.
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Zur Festigkeitsverbesserung kann ein Abschreckvorgang an der Stahlplatte durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Abschrecken nach dem Heißprägen durchgeführt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Schweißen des Werkstücks 10, das durch Plattenmaterialien gebildet wird, veranschaulicht, bevor es dem Abschreckvorgang unterzogen wird. Selbstverständlich kann das Werkstück 10 aus Stahlplatten bestehen, die dem Abschreckvorgang bereits unterzogen wurden.
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Schweißvorrichtung
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Die Schweißvorrichtung 20 umfasst die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22, die das Werkstück 10 in seiner Dickenrichtung halten. Die Schweißvorrichtung 20 umfasst auch eine Schweißsteuerung 23, die eine Druckbeaufschlagungskraft und einen über die Elektroden auf das Werkstück 10 aufzubringenden Bestromungsbetrag steuert. Die Dickenrichtung ist mit anderen Worten eine Stapelrichtung des ersten Plattenmaterials 11 und des zweiten Plattenmaterials 12.
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Die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 sind in einer nicht gezeigten Schweißzange mit ihren vorderen Enden einander gegenüberliegend vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Elektrode 21 an der Schweißzange befestigt. Die zweite Elektrode 22 ist in der Schweißzange in einer betriebsbereiten Weise vorgesehen, um sich in Bezug auf die erste Elektrode 21 entlang einer axialen Richtung der zweiten Elektrode 22 vor- und zurückzubewegen. Das heißt, durch Betätigung der zweiten Elektrode 22 wird das Werkstück 10 gehalten und zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 unter Druck gesetzt. Die Schweißvorrichtung 20 kann dafür ausgelegt sein, um das Werkstück 10, wie vorstehend, durch Bewegen nur einer der Elektroden unter Druck zu setzen, oder kann dafür ausgelegt sein, um das Werkstück 10 durch Bewegen beider Elektroden unter Druck zu setzen.
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Die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 sind aus einem Material mit hervorragender elektrischer Leitfähigkeit erstellt. Material als solches umfasst zum Beispiel Kupfer und Kupferlegierung, ist aber auf diese Materialien nicht beschränkt. Das vordere Ende der jeweiligen ersten Elektrode 21 und zweiten Elektrode 22 weist eine abgerundete Gestalt auf.
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Die Schweißsteuerung 23 umfasst eine Antriebssteuerung 31, eine Stromsteuerung 32 und so weiter. Die Antriebssteuerung 31 ist dafür ausgelegt, um die von der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 auf das Werkstück 10 wirkende Druckbeaufschlagungskraft zu steuern, indem sie die zweite Elektrode 22 vor- und zurückbewegt. Die Stromsteuerung 32 ist dafür ausgelegt, um der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 zugeführten elektrischen Strom zu steuern.
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Schweißvorgang
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2A zeigt ein Stadium, in dem das Werkstück 10 zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Druckbeaufschlagungskraft, die ausreicht, um die Plattenmaterialien zu verformen, nicht auf das Werkstück 10 aufgebracht. Bestromung der Elektroden wird auch nicht durchgeführt.
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2B zeigt einen Schritt, der dem Stadium in 2A folgt. Hier bringt die Antriebssteuerung 31 einen spezifischen Druck auf die zweite Elektrode 22 auf, um zu arbeiten, und beaufschlagt das Werkstück 10 mit Druck. Die hier aufgebrachte Druckbeaufschlagungskraft ist ausreichend größer als eine bei einem herkömmlichen Verfahren eingesetzte Druckbeaufschlagungskraft, das heißt eine mit der Bestromung aufgebrachte übliche Druckbeaufschlagungskraft. Druckbeaufschlagung mit einer derartig großen Druckbeaufschlagungskraft verursacht eine große Blechtrennung ohne die Bestromung. Als Ergebnis steigt die Umgebungsfläche des mit Druck beaufschlagten Abschnitts von jeweils dem ersten Plattenmaterial 11 und dem zweiten Plattenmaterial 12 nach außen an und wird verformt und werden Spalte 41 zwischen dem ersten Plattenmaterial 11 und dem zweiten Plattenmaterial 12 erzeugt.
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Mit derartiger Druck beaufschlagter Verformung werden eine gekrümmte erste Fläche 51 in einem Abschnitt auf der Seite der ersten äußeren Plattierungsschicht 11b des ersten Plattenmaterials 1 und eine gekrümmte zweite Fläche 52 auf der Seite der zweiten äußeren Plattierungsschicht 12b des zweiten Plattenmaterials 12 gebildet. Die erste Fläche 51 ist entlang der Kontur des vorderen Endes 21a der ersten Elektrode 21 konkav gekrümmt. Die zweite Fläche 52 ist entlang der Kontur des vorderen Endes 22a der zweiten Elektrode 22 konkav gekrümmt. Die erste Fläche 51 und die zweite Fläche 52 werden nicht nur durch die Plattierungsschichten gebildet, sondern werden durch Verformung des ersten Hauptkörpers 11a und des zweiten Hauptkörpers 12a, die Hauptabschnitte des Plattenmaterials sind, gebildet.
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Zu dem Zeitpunkt, zu dem Druckbeaufschlagung durchgeführt worden ist, wie es in 2B gezeigt ist, wird die Bestromung noch nicht durchgeführt. Das heißt, die erste Fläche 51 und die zweite Fläche 52 werden gebildet, bevor die Bestromung zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 begonnen wird.
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2C zeigt einen Schritt, der dem Stadium in 2B folgt. Hier wird eine Schweißlinse 61 durch Bestromung zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 gebildet. Insbesondere wird in einem Stadium, in dem die erste Elektrode 21 mit der ersten Fläche 51 in Kontakt ist und die zweite Elektrode 22 mit der zweiten Fläche 52 in Kontakt ist, die Bestromung zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 begonnen, um die Schweißlinse 61 zu bilden. So wird ein verbundenes Element durch Widerstandspunktschweißen hergestellt, bei dem das erste Plattenmaterial 11 und das zweite Plattenmaterial 12 verbunden werden.
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Die erste Fläche 51 und die zweite Fläche 52 weisen eine gekrümmte Gestalt entlang der vorderen Enden der Elektroden auf. Somit gibt es eine große Kontaktfläche zwischen der Elektrode und dem Plattenmaterial im Vergleich zu einem Fall, dass ein Abschnitt, der mit der Elektrode in Kontakt kommt, eine ebene Gestalt aufweist. Wenn es eine große Kontaktfläche gibt, ist ein Widerstandswert während der Bestromung klein. Daher ist eine elektrische Strommenge zum Erlangen einer erforderlichen Wärmemenge zum Schweißen groß im Vergleich zu einem Fall des Schweißens eines Plattenmaterials, das an einem ebenen Abschnitt mit der Elektrode in Kontakt kommt.
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2D zeigt ein Stadium der Elektroden nach dem Schweißen. Ein durch Haftung von geschmolzener Plattierung gebildetes anhaftendes Material 62 haftet an jeweiligen Oberflächen des vorderen Endes 21a und des vorderen Endes 22a an. Dieses anhaftende Material 62 kann ein Metall, das die Plattierungsschicht darstellt, und eine Legierung des Metalls und eines Metalls des vorderen Endes der Elektrode umfassen. Das anhaftende Material 62 haftet an einem weiten Bereich jeweils des vorderen Endes 21a und des vorderen Endes 21b an. Dies liegt daran, dass während der Bestromung das vordere Ende 21a in weiten Kontakt mit der ersten Fläche 51 und das vordere Ende 22a in weiten Kontakt mit der zweiten Fläche 52 kommt.
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3A bis 3D sind erklärende Ansichten des anschließenden Schweißvorgangs, der mit den jeweiligen zum Schweißen in den 2A bis 2D verwendeten Elektroden ausgeführt wird.
3A zeigt ein Stadium, in dem das Werkstück 10 zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 wie in 2A gehalten wird. Da das anhaftende Material 62 am vorderen Ende 21a und am vorderen Ende 22a anhaftet, sind das Werkstück 10 und die entsprechenden Elektroden über das anhaftende Material 62 in Kontakt.
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3B zeigt ein Stadium, in dem die Antriebssteuerung 31 wie in 2B einen spezifischen Druck auf die zweite Elektrode 22 aufbringt, um zu arbeiten, und das Werkstück 10 mit Druck beaufschlagt. Das Werkstück 10 wird wie in dem in Bezug auf 2B beschriebenen Fall verformt und die konkav gekrümmte erste Fläche 51 und zweite Fläche 52 werden gebildet. Die erste Fläche 51 kommt über das anhaftende Material 62 mit der ersten Elektrode 21 in idealen Kontakt. Die zweite Fläche 52 kommt über das anhaftende Material 62 mit der zweiten Elektrode 22 in idealen Kontakt. Als Ergebnis der Bestromung, nachdem das Werkstück 10 durch Druckbeaufschlagung als solches verformt wurde, wird die Schweißlinse 61 wie in 3C gebildet.
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Wie es in 3C gezeigt ist, sind die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 mit dem ersten Plattenmaterial 11 und dem zweiten Plattenmaterial 12 in einem weiten Bereich über das anhaftende Material 62 in Kontakt. Daher ändert sich im Vergleich zu der in 2C gezeigten vorhergehenden Schweißung der Bestromungswiderstand nicht groß und wird eine Änderung der Wärmeerzeugungsmenge reduziert. Somit kann, wie bei dem vorhergehenden Mal, die zum Schweißen geeignete Schweißlinse 61 gebildet werden. Dieser Effekt kann selbst in einem Stadium erzeugt werden, in dem anhaftendes Material 62 nicht an dem gesamten vorderen Ende der Elektrode weitgehend anhaftet im Unterschied zu den in den 2D und 3A bis 3C gezeigten Stadien. Selbst wenn das anhaftende Material 62 nur teilweise an dem vorderen Ende der Elektrode anhaftet, wird der Kontakt zwischen der Elektrode und dem Plattenmaterial erleichtert, da jeweils die erste Fläche 51 und die zweite Fläche 52 des Werkstücks 10 entlang der Kontur des vorderen Endes gekrümmt ist. Daraus ergibt sich, dass Schweißen idealerweise durchgeführt werden kann, da eine Änderung des Widerstandswerts aufgrund der großen Kontaktfläche als Ganzes reduziert ist.
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3D zeigt ein Stadium der Elektroden nach dem zweiten Schweißen. Ein durch geschmolzene Plattierung neu gebildetes anhaftendes Material 63 haftet an dem anhaftenden Material 62 auf der Oberfläche jeweils des vorderen Endes 21a und vorderen Endes 22 an. Das anhaftende Material 63 und die mit einer späteren Zunahme der Anzahl von Punkten zu bildenden anhaftenden Materialien haften schließlich in einer Weise an, um sich über die Oberfläche jeweils des vorderen Endes 21a und vorderen Endes 21b zu erstrecken. Daher kann dadurch, dass die erste Fläche 51 und die zweite Fläche 52 des Werkstücks 10 entlang der Kontur des vorderen Endes gekrümmt sind, eine Änderung des Widerstandswerts reduziert werden.
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Umriss eines herkömmlichen Schweißvorgangs
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Als Referenz wird ein herkömmlicher Schweißvorgang kurz beschrieben. Wie es in 4A gezeigt ist, wird die Schweißlinse 61 gebildet, wenn Schweißen ohne Aufbringung einer großen Druckbeaufschlagungskraft auf das Werkstück durch die Elektroden ausgeführt wird, und wie es in 4B gezeigt ist, haftet ein anhaftendes Material 71 an den vorderen Enden der Elektroden an. Das anhaftende Material 71 ist in der Mitte der vorderen Enden der jeweiligen Elektroden intensiv ausgebildet. Dies ist das gleiche wie in einem Fall, bei dem Blechtrennung aufgrund von Bestromung auftritt, während eine Druckbeaufschlagungskraft auf das Werkstück aufgebracht wird. Wenn das nächste Schweißen mit dem wie in 4B gezeigten vorderen Ende ausgeführt wird, kommt das anhaftende Material 71 mit dem Werkstück in günstigen Kontakt, wie es in 4C gezeigt ist. Daraus ergibt sich, wie es in 4D gezeigt ist, dass ein anhaftendes Material 72 in einer Weise gebildet wird, um das anhaftende Material 71 abzudecken, mit anderen Worten, über einen weiteren Bereich als das anhaftende Material 71. Wenn die anhaftenden Materialien als solche zunehmen, ändert sich die Kontaktfläche zwischen den jeweiligen Elektroden und dem Werkstück allmählich. Zusammen mit der Änderung ändern sich der Widerstandswert und die Wärmeerzeugungsmenge allmählich. Somit treten unzureichendes Schweißen und übermäßige Erwärmung auf. Stabiles Schweißen wird verschlechtert. Aus diesem Grund ist die Lebensdauer der Elektrode herkömmlicherweise kurz gewesen. Andererseits ist bei der Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform, da die Änderung der Kontaktfläche reduziert wird, die Häufigkeit der erforderlichen Handhabung im Vergleich zu vorher reduziert und verlängert sich die Lebensdauer der Elektrode.
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Wirkung
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Gemäß der vorstehend detaillierten Ausführungsform können die folgenden Wirkungen erzielt werden.
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(1a) Bei dem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform können Schweißfehler, die aufgrund einer Zunahme der Anzahl von Punkten auftreten können, reduziert werden und kann die Lebensdauer der Elektrode größer sein. Der Grund wird nachstehend beschrieben. Jeweils die erste Fläche 51 und die zweite Fläche 52 des Werkstücks 10 weisen eine Gestalt entlang des vorderen Endes der Elektroden auf. Somit (i) kommt das vordere Ende der Elektrode in günstigen Kontakt mit dem Plattenmaterial und (ii) nimmt die Kontaktfläche zwischen dem vorderen Ende der Elektrode und dem Plattenmaterial zu. In Bezug auf Punkt (i) oben kann in einem Fall, dass das anhaftende Material 62 an dem vorderen Ende der Elektrode, insbesondere wie bei der vorliegenden Ausführungsform, weitgehend anhaftet, die Elektrode über das anhaftende Material 62 mit der ersten Fläche 51 oder der zweiten Fläche 52 des Plattenmaterials in weitem Kontakt stehen. Falls das vordere Ende der Elektrode mit dem Plattenmaterial in günstigen Kontakt kommt, ist eine Schwankung der Kontaktfläche gering. Da die Kontaktfläche wie in Punkt (ii) oben auch groß ist, ist die Änderung der Kontaktfläche, falls überhaupt, gering. Das heißt, eine Änderung des Widerstandswerts zwischen der Elektrode und dem Werkstück ist selbst bei wiederholtem Schweißen reduziert. Somit ist eine Änderung der Wärmeerzeugungsmenge reduziert. Daraus ergibt sich, dass ein günstiges Widerstandsschweißen selbst mit der gleichen Elektrode durchgeführt wird und die Lebensdauer der Elektrode größer wird.
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Der Kontakt zwischen der Elektrode und dem Werkstück 10 (das heißt zwischen der Elektrode und dem Plattenmaterial oder zwischen der Elektrode und jeweils der ersten und zweiten Fläche 51, 52) umfasst einen Kontakt zwischen der Elektrode und dem Werkstück 10 über die Plattierung, die an dem vorderen Ende der Elektrode anhaftet.
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Die Größe des Spalts 41, der eine besonders günstige Wirkung erzeugen kann, ist auf eine Dicke des Plattenmaterials bezogen. Die Größe des Spalts 41 entspricht der Größe des Werkstücks 10 in der Dickenrichtung. Falls zum Beispiel die Größe des Spalts 41 20% oder mehr der Dicke des ersten Plattenmaterials 11 aufweist, ergibt sich eine günstige Wirkung auf die erste Elektrode 21, und falls 30% oder mehr, ergibt sich insbesondere eine hervorragende Wirkung. Das gleiche gilt für das zweite Plattenmaterial 12. Falls das erste Plattenmaterial 11 und das zweite Plattenmaterial 12 sich in der Dicke unterscheiden, kann sich die erzeugte Wirkung in Abhängigkeit von der Plattendicke jedes Plattenmaterials unterscheiden.
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(1b) Bei dem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform kann die Druckbeaufschlagung der Elektrode in Richtung auf das Werkstück 10 die gekrümmte erste Fläche 51 und die gekrümmte zweite Fläche 52 bilden. Bei diesem Verfahren kommt auch jeweils die erste Fläche 51 und die zweite Fläche 52 in günstigen Kontakt mit dem vorderen Ende der Elektrode, und somit wird ein hochstabiler Schweißzustand erzielt. Das heißt, die Lebensdauer der Elektrode kann weiter verlängert werden.
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(1c) Bei dem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform, kann selbst mit der Aluminium-Plattierungsschicht, die wahrscheinlich eine Legierung mit der Elektrode erzeugt, Schweißen durchgeführt werden, während der Einfluss auf den Widerstandswert aufgrund der Haftung der Legierung reduziert wird. Somit kann die Lebensdauer der Elektrode verlängert werden.
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(1d) Das Werkstück ist, bevor es dem Abschreckvorgang unterzogen wird, nicht mit einen Oxidfilm versehen. Somit haftet eine Plattierung leicht an der Elektrode an und ist die Lebensdauer der Elektrode wahrscheinlich kurz. Jedoch kann bei dem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform selbst in einem Fall, dass das Plattenmaterial geschweißt wird, bevor es dem Abschreckvorgang unterzogen wird, die Lebensdauer der Elektrode verlängert werden.
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Andere Ausführungsformen
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Die Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung ist vorstehend beschrieben worden. Die vorliegende Offenlegung ist jedoch auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform nicht beschränkt und kann verschiedene Formen innerhalb des technischen Schutzumfangs der vorliegenden Offenlegung annehmen.
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(2a) Die vorstehend genannte Ausführungsform veranschaulicht das Bilden der ersten Fläche 51 und der zweiten Fläche 52, indem zumindest die erste Elektrode 21 und/oder die zweite Elektrode 22 betrieben wird, um das Werkstück 10 mit Druck zu beaufschlagen. Jedoch ist das Bilden einer gekrümmten Gestalt entlang des vorderen Endes der Elektrode nicht auf die Druckbeaufschlagung mit den Elektroden beschränkt.
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Wie es zum Beispiel in 5 gezeigt ist, kann eine Pressmaschine oder dergleichen verwendet werden, so dass das erste Plattenmaterial 11 und das zweite Plattenmaterial 12 mit einem Paar Stempel 81, 82 gehalten und mit Druck beaufschlagt werden und im Voraus verformt werden, um die erste Fläche 151 und die zweite Fläche 152 zu bilden. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit, das Plattenmaterial durch Druckbeaufschlagung mit den Elektroden zu verformen. Wenn die Elektroden zum Schweißen an die erste Fläche 151 und die zweite Fläche 152 bewegt werden, führen die konkav gekrümmte erste und zweite Fläche 151, 152 auch die vorderen Enden der Elektroden. Somit kann das Schweißen an einer gewünschten Position durchgeführt werden. Die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 und das Paar Stempel 81, 82 sind Beispiele für das Paar Pressteile.
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Wie es auch in 6 gezeigt ist, kann eine Ausnehmung in jeweils dem ersten Plattenmaterial 11 und dem zweiten Plattenmaterial 12 im Voraus ausgebildet sein, und die Ausnehmungen können die erste Fläche 251 und die zweite Fläche 252 sein. Jeweils die erste Fläche 251 und die zweite Fläche 252 können eine konkave gekrümmte Gestalt entlang dem vorderen Ende der Elektrode aufweisen. In diesem Fall ist wie in 5 die Druckbeaufschlagung zum Verformen des Plattenmaterials durch die Elektroden nicht mehr notwendig und kann das vordere Ende in eine Schweißposition geführt werden.
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(2b) Bei der vorstehend genannten Ausführungsform weisen das vordere Ende 21a der ersten Elektrode 21 und das vordere Ende 22a der zweiten Elektrode 22 eine abgerundete Gestalt auf. Jedoch ist die Gestalt des vorderen Endes nicht speziell beschränkt. Falls ein Mittelabschnitt eines Kontaktabschnitts des vorderen Endes mit dem Plattenmaterial der am meisten vorspringende ist und der Vorsprung in Richtung auf einen Umfangsabschnitt abnimmt, kann die Kontaktfläche in geeigneter Weise vergrößert werden und kann eine Abnahme des Widerstandswerts ausreichend verhindert werden. Beispiele der vorstehend genannten Gestalt umfassen eine in 1 gezeigte abgerundete Gestalt und dergleichen oder eine Kegelgestalt, eine konische, trapezförmige Gestalt und so weiter.
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(2c) Bei der vorstehend genannten Ausführungsform wird die gekrümmte Gestalt der ersten und zweiten Fläche 51, 52 durch Druckbeaufschlagung gebildet. Das heißt, die erste Fläche 51 weist eine Gestalt auf, die der Kontur des vorderen Endes 21a der ersten Elektrode 21 mit hoher Genauigkeit folgt, und die zweite Fläche 52 weist eine Form auf, die der Kontur des vorderen Endes 22a der zweiten Elektrode 22 mit hoher Genauigkeit folgt. Jedoch müssen die erste Fläche und die zweite Fläche keine Gestalt aufweisen, die der Kontur des vorderen Endes der Elektrode eng folgen. Zum Beispiel ist es ausreichend, dass zumindest eine Aussparung, die das vordere Ende der Elektrode umgibt, in einer Phase gebildet wird, bevor die Bestromung beginnt. Mit einer solchen Ausgestaltung kann im Vergleich zu einem Fall, bei dem das Plattenmaterial, das mit der Elektrode in Kontakt kommt, in der Phase vor der Bestromung eben ist, die Kontaktfläche vergrößert werden. Die erste Fläche und die zweite Fläche können auch zum Beispiel eine konkave Gestalt aufweisen, die die Kontaktfläche in der Phase vor der Bestromung vergrößern kann.
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(2d) Funktionen eines Elements der vorstehend genannten Ausführungsform können durch Elemente durchgeführt werden. Eine Funktion eines Elements kann durch Elemente durchgeführt werden. Funktionen von Elementen können durch ein Element durchgeführt werden. Eine Funktion von Elementen kann durch ein Element durchgeführt werden. Ein Teil der Ausgestaltungen der oben beschriebenen Ausführungsformen kann weggelassen werden. Mindestens eine der Ausgestaltungen der oben beschriebenen Ausführungsformen kann hinzugefügt oder durch die Ausgestaltungen der anderen oben beschriebenen Ausführungsformen ersetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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