AT508198B1

AT508198B1 - Widerstandspressschweissverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: AT508198B1
Application number: ATA568/2010A
Authority: AT
Inventors: Astrid Wurm; Rolf Heyll; Herbert Klamser
Original assignee: Porsche Ag
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2013-08-15
Also published as: AT508198A3; CN101879652A; CH701032B1; CN101879652B; AT508198A2; CH701032A2; FR2945227A1; DE102009020280A1

Abstract

Widerstandspressschweißverfahren und -vorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden von flächig aufeinander liegenden und beim Schweißen zwischen zwei Elektroden (11, 12) zusammengepressten Blechteilen (1, 2), wobei die zum Schweißen erforderliche Wärme durch elektrischen Widerstand in einer Schweißzone (15) bei einem Stromdurchgang durch die aufeinander liegenden Blechteile (1, 2) entsteht, und wobei die Umgebungstemperatur der Schweißzone (15) durch ein Kühlfluid beeinflusst wird, um die Eigenschaften der Schweißverbindung zu verbessern, wobei die Blechteile (1, 2) mit der Schweißzone (15) und die Elektroden (11, 12) zum Kühlen in einem Kühlraum (44) angeordnet werden, der ein Kühlfluid enthält.

Description

österreichisches Patentamt AT508198B1 2013-08-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Widerstandspressschweißverfahren und eine Widerstandspressschwei ßvorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden von flächig aufeinander liegenden und beim Schweißen zwischen zwei Elektroden zusammengepressten Blechteilen, wobei die zum Schweißen erforderliche Wärme durch elektrischen Widerstand in einer Schweißzone bei einem Stromdurchgang durch die aufeinander liegenden Blechteile entsteht, und wobei die Umgebungstemperatur der Schweißzone durch ein Kühlfluid beeinflusst wird, um die Eigenschaften der Schweißverbindung zu verbessern.

[0002] Es sind zahlreiche Maßnahmen bekannt, um die Eigenschaften von Schweißverbindungen, die durch Widerstandspressschweißen erzeugt werden, zu verbessern. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 1440 437 ist bekannt, die elektrische Energie, die beim Verschweißen durch die Materialien fließt, zur Regelung des Energiebetrages in einzelnen, kurzen Impulsen zuzuführen. Aus den europäischen Patentanmeldungen EP 0 266 777 A2 oder EP 0 711 623 A1 ist es bekannt, ein spezielles Material zwischen mit Zink plattierten Stahlplatten oder galvanisierten Stahlblechen anzuordnen, um den elektrischen Widerstand beim Verschweißen zu erhöhen. Aus dem US-Patent US 2 379 187 ist es bekannt, die Kontaktflächen der Elektroden beim Widerstandsschweißen zu reduzieren.

[0003] Bei durchgeführten Untersuchungen wurde herausgefunden, dass durch eine gezielte Beeinflussung der Umgebung der Schweißzone die Eigenschaften der Schweißverbindung unter Belastung, zum Beispiel bei einem Crash, deutlich verbessert werden können, was besonders beim Verschweißen höherfester beziehungsweise warmungsgeformter Stähle vorteilhaft ist.

[0004] Die CN 101337304 A offenbart ein Widerstandspressschweißverfahren und -Vorrichtungen zum Verbinden von flächig aufeinander liegenden Blechteilen zwischen zwei Elektroden, wobei die Umgebung der Schweißzone durch Kühlung mittels zwangsbewegter Luft beeinflusst wird, um die Eigenschaften der Schweißverbindung zu verbessern.

[0005] In der JP 62207588 A wird eine Kühlung durch Zufuhr einer Kühlflüssigkeit über die Elektroden beschrieben.

[0006] Weiters zeigt die JP 51137642 A eine Kühlung der Umgebung der Schweißzone durch Anströmen der Schweißstelle über Zuführdüsen mit Kühlflüssigkeit.

[0007] Durch das Anströmen mittels Kühlmedium kann eine Herabsetzung der Temperatur nur in den Oberflächenbereichen im Bereich der Schweißstelle erzielt werden, wodurch nicht immer das bezweckte Ausmaß der Kühlung erreichbar ist.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, die Eigenschaften von Schweißverbindungen, die durch Widerstandspressschweißen erzeugt werden, weiter zu verbessern.

[0009] Diese Aufgabe ist beim eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Blechteile mit der Schweißzone und die Elektroden zum Kühlen in einem Kühlraum angeordnet werden, der ein Kühlfluid enthält. Dabei wird vorzugsweise eine Flüssigkeit als Kühlfluid verwendet. Auf diese Weise wird eine deutliche Verbesserung der Kühlwirkung gewährleistet, die eine positive Auswirkung auf die Qualität der Schweißverbindung zur Folge hat.

[0010] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Widerstandspressschweißverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blechteile mit der Schweißzone und die Elektroden zum Kühlen in ein Tauchbecken mit Kühlflüssigkeit eingetaucht werden. Über die Temperatur und/oder die Verweildauer der Blechteile mit der Schweißzone in dem Tauchbecken kann die Temperatur in der Schweißzone definiert eingestellt werden.

[0011] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Widerstandspressschweißverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die flächig aufeinander liegenden Blechteile in einem Schweißpunkt verschweißt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich 1 /6 österreichisches Patentamt AT508198B1 2013-08-15 vorzugsweise um ein Widerstandspresspunktschweißverfahren.

[0012] Die vorab angegebene Aufgabe ist bei einer Widerstandspressschweißvorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden von flächig aufeinander liegenden und beim Schweißen zwischen zwei Elektroden zusammengepressten Blechteilen, wobei die zum Schweißen erforderliche Wärme durch elektrischen Widerstand in einer Schweißzone bei einem Stromdurchgang durch die aufeinander liegenden Blechteile entsteht, mit einer Beeinflussungseinrichtung, durch welche die Umgebung der Schweißzone beeinflusst wird, um die Eigenschaften der Schweißverbindung zu verbessern, wobei die Beeinflussungseinrichtung als Kühleinrichtung ausgeführt ist, durch welche die Umgebungstemperatur der Schweißzone reduziert wird, um die Eigenschaften der Schweißverbindung zu verbessern, insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren, dadurch gelöst, dass die Beeinflussungseinrichtung einen Kühlraum umfasst, der Kühlfluid enthält, in welchem die Umgebung der Schweißzone und/oder die Elektroden angeordnet ist oder sind. Dabei wird vorzugsweise ein flüssiges Kühlmedium verwendet.

[0013] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlraum ein Tauchbecken mit Kühlflüssigkeit umfasst, in welche die Blechteile mit der Umgebung der Schweißzone eingetaucht werden. Über die Temperatur und/oder die Verweildauer der Blechteile mit der Schweißzone in dem Tauchbecken kann die Temperatur in der Schweißzone definiert eingestellt werden.

[0014] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen: [0015] Figur 1 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Widerstandspress schwei ßvorrichtung mit zwei Kühlfluidzuführdüsen; [0016] Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem eine Kühlfluidzuführeinrichtung in zwei Elektroden integriert ist und [0017] Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Tauchbecken, das mit Kühlflüssig keit gefüllt ist.

[0018] In den Figuren 1 bis 3 sind die Enden von zwei Blechteilen 1, 2 im Längsschnitt dargestellt. Die beiden Blechteile 1 und 2 sind in einem Verbindungsbereich 4 durch einen linsenförmigen Schweißpunkt 5 durch Widerstandspresspunktschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden.

[0019] Die stoffschlüssige Verbindung wird beziehungsweise wurde mit Hilfe von zwei Elektroden 11,12 geschaffen, durch welche die beiden Blechteile 1, 2 in einer Schweißzone 15 zusammengedrückt werden. Zum Erzeugen der Schweißverbindung fließt kurzzeitig ein hoher Strom von einer Elektrode 11 durch die beiden Blechteile 1, 2 zu der anderen Elektrode 12. Durch den hohen elektrischen Widerstand zwischen den Blechteilen 1,2 entsteht die erforderliche Schweißtemperatur.

[0020] In Figur 1 ist eine Beeinflussungseinrichtung 20 in der Nähe der Schweißzone 15 angeordnet. Die Beeinflussungseinrichtung 20 umfasst zwei Düsen 21, 22, durch die ein Kühlfluid in Form eines gasförmigen Mediums, zum Beispiel Stickstoff oder Luft, strömt. Die beiden Düsen 21, 22 sind so ausgerichtet, dass die Schweißzone 15 an den Kontaktstellen zwischen den Elektroden 11,12 und den Blechteilen 1,2 gleichmäßig mit dem Kühlfluid angeströmt wird.

[0021] In Figur 2 ist eine Beeinflussungseinrichtung 30 in die beiden Elektroden 11, 12 integriert. Zu diesem Zweck sind die beiden Elektroden 11,12 mit jeweils einem Kühlfluidzuführrohr 31, 32 umgeben. Zwischen der Elektrode 11,12 und dem jeweiligen Kühlfluidzuführrohr 31, 32 ist ein Ringraum 35, 36 ausgebildet, durch den Kühlfluid zu der Schweißzone 15 gelangt. Über die beiden Ringräume 35, 36 gelangt das Kühlfluid zu den Kontaktflächen, an welchen die beiden Elektroden 11, 12 an den Blechteilen 1,2 anliegen.

[0022] In Figur 3 ist eine Beeinflussungseinrichtung 40 mit einem Kühlraum 44 dargestellt, in welchem die Schweißzone 15 der beiden Blechteile 1, 2 und die beiden Enden der Elektroden 2/6 österreichisches Patentamt AT508198B1 2013-08-15 11,12 angeordnet sind. Der Kühlraum 44 ist mit Kühlfluid 45 gefüllt. Bei dem Kühlfluid 45 handelt es sich vorzugsweise um ein flüssiges Kühlmedium, das in einem Tauchbecken 48 aufgenommen ist. 3/6

Claims

österreichisches Patentamt AT508198B1 2013-08-15 Patentansprüche 1. Widerstandspressschweißverfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von flächig aufeinander liegenden und beim Schweißen zwischen zwei Elektroden (11, 12) zusammengepressten Blechteilen (1, 2), wobei die zum Schweißen erforderliche Wärme durch elektrischen Widerstand in einer Schweißzone (15) bei einem Stromdurchgang durch die aufeinander liegenden Blechteile (1, 2) entsteht, und wobei die Umgebungstemperatur der Schweißzone (15) durch ein Kühlfluid beeinflusst wird, um die Eigenschaften der Schweißverbindung zu verbessern, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechteile (1, 2) mit der Schweißzone (15) und die Elektroden (11, 12) zum Kühlen in einem Kühlraum (44) angeordnet werden, der ein Kühlfluid enthält.
2. Widerstandspressschweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechteile (1, 2) mit der Schweißzone (15) und die Elektroden (11, 12) zum Kühlen in ein Tauchbecken (48) mit Kühlflüssigkeit (45) eingetaucht werden.
3. Widerstandspressschweißverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flächig aufeinander liegenden Blechteile (1, 2) in einem Schweißpunkt (5) verschweißt werden.
4. Widerstandspressschweißvorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden von flächig aufeinander liegenden und beim Schweißen zwischen zwei Elektroden (11, 12) zusammengepressten Blechteilen (1, 2), wobei die zum Schweißen erforderliche Wärme durch elektrischen Widerstand in einer Schweißzone (15) bei einem Stromdurchgang durch die aufeinander liegenden Blechteile entsteht, mit einer Beeinflussungseinrichtung, durch welche die Umgebung der Schweißzone (15) beeinflusst wird, um die Eigenschaften der Schweißverbindung zu verbessern, wobei die Beeinflussungseinrichtung (40) als Kühleinrichtung ausgeführt ist, durch welche die Umgebungstemperatur der Schweißzone (15) reduziert wird, um die Eigenschaften der Schweißverbindung zu verbessern, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungseinrichtung (40) einen Kühlraum (44) umfasst, der Kühlfluid (45) enthält, in welchem die Umgebung der Schweißzone (15) und/oder die Elektroden (11, 12) angeordnet ist oder sind.
5. Widerstandspressschweißvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlraum (44) ein Tauchbecken (48) mit Kühlflüssigkeit (45) umfasst, in welche die Blechteile (1,2) mit der Umgebung der Schweißzone (15) eingetaucht werden. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 4/6