CN101018642A - 焊接电极与方法 - Google Patents

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Abstract

一种焊接电极，具有一个主体，该主体带有一个柄部和一个接触区域，该接触区域用来在焊接过程中靠置工件。该主体的一个部分被成形为抛物线形轮廓。一涂层形成在该接触区域上。该涂层可带有一个第一层，和一个形成于第一层之上的第二层。该第一层和第二层可具有不同的组分。该电极可带有形成于其内部的冷却翼部，用于与液体冷却系统相互作用。

Description

焊接电极与方法
技术领域
这项发明涉及焊接电极领域。
背景技术
焊接电极可以被用在电阻焊接(Resistance welding)中。电阻焊接(Resistance welding)技术在工业中广泛应用，这类应用的一个范例就是车身点焊(spot welding)。在那个特定的应用中，一个配有一对协同工作电极的焊枪(welding gun)可以在焊接路径上步进。每走一步，这对电极就靠近被焊工件相反的两面，且有电流在两电极间通过。工件间接口处的电阻倾向于导致局部加热的发生，造成工件局部熔化形成一个焊核(weld nugget)。电极这时将被从工件上移除。在一条生产线(production line basis)上，这些步骤会以高速次序执行，且在每一个接连的焊接位置上重复。
在大批量生产中，特别是使用机器人来做焊接的生产中，最好能连续运转而很少中断。需要不时的更换电极是一个造成中断的原因。总之，最好能在不必过于频繁更换(change)电极的情况下保持合理的焊接质量。
电极最典型的是由铜制成，或者铜合金，让电极间具有相对较低的电阻和较高的电流。可以预料到，电极在使用过程中会倾向于变热。升高的温度可以与若干现象相关，这些现象倾向于缩短电极寿命，或降低焊接性能，或者两者皆有。首先，电极可能倾向于溶入(pick up)，或者粘在工件上而造成电极移除时发生打火和焊接分离(weld separation)。
第二，升高的温度可以达到软化铜电极的程度，使它们在焊接过程中、在所施加的接触压力(applied contact pressure)下更倾向于变形。这种变形可包含电极顶端的塑性流动，倾向于使顶端变得扁平(flat)，或者矮厚(squat)，且倾向于增加焊接顶端(welding tip)的接触面积。这种现象可以被提为“迅速增殖(mushrooming)”。接触面积的增加会倾向于导致冷焊接(cooler weld)(由于减低的电流密度)，且也许会导致不完全焊接(incomplete weld)或更高的焊接电流(welding current)，或者两者的结合。
第三，由于所谈到的电极在汽车生产中会被频繁使用于点焊镀锌钢板(galvanized steel sheet)，在焊接温度下，来自镀锌钢板的锌会倾向于迁移进入焊接电极的铜中，这种趋势在电极的接触区域最为强烈，这会倾向于造成，并非人们所希望的，电极顶端黄铜合金(brass alloy)的形成，且会倾向于减少顶端的寿命。
总之，理想的是保持电极顶端的冷却，阻止电极顶端材料与被焊接物体材料或与被焊接物体涂层材料之间的相互作用。理想的是，在电极顶端形成涂层来阻止锌的迁移，且阻止塑性变形。这些涂层可以相对较薄-在一个参考文献中建议以约为千分之一或千分之几英寸量级的碳化钛(titanium carbide)涂层，和在另外一个参考文献中建议约为5000埃的陶瓷涂层。涂层在电极顶端形成，如果涂层有相对较少的开口或缺陷，通过这些开口或缺陷使锌可以迁移，电极的寿命会倾向于延长，而且，本发明者认为，最好阻止或延迟涂层中裂缝和缺口的形成。随着时间的推移(over time)，由于加热和化学环境，电极顶端的涂层在焊头(welding heads)接近工件时的碰撞下会倾向于剥蚀(degrade)。涂层会被磨损，或者变得龟裂，电极就到了它使用寿命的终点。总之，本发明者的观点是，电极顶端的部分或全部涂层保持的时间越长，也就是越多比例的电极顶端保持被覆盖，电极可服务的寿命就越久。
发明内容
本发明提供一种具有空心主体的焊接电极。这个焊接电极由主要基于铜的材料形成。此焊接电极包括用来与电极保持器接合的一个第一端。所述第一端朝流入和流出所述空心主体的冷却剂的入和出口开放。所述电极具有第二端，所述第二端具有用来和被焊接物体接合的焊接顶端。所述空心主体具有一组形成于其内部的腔室。所述腔室离开所述入口朝所述焊接顶端延伸。所述电极具有腹板，所述腹板形成于相邻的所述腔室对之间。
根据本发明的一个方面，该电极具有形成在其上的一个主要为钛的涂层。根据本发明的另一方面，该涂层含有第一和第二层。根据本发明的又一方面，第一层和第二层主要由碳化钛构成，并且第二层比第一层的碳化钛含量更高。根据本发明的又一方面，第一层的碳化钛含量比第二层更高。根据本发明的又一方面，该焊接电极具有一个空心柄部，且该柄部内部允许引入冷却剂。该电极在其内部具有一个冷却翼部结构(cooling finwork)。根据本发明的又一方面，电极的至少一部分是由弥散硬化铜合金(dispersionhardened copper alloy)形成的。根据本发明的又一方面，第二层由一种材料构成，该材料对铜的粘性比第一层的材料差。
根据本发明的又一方面，第一层通过将一种主要是镍的材料沉积在主要是铜的焊帽体材料上形成。根据本发明的又一方面，第一层是一个底基层，该底基层通过将一种至少含5wt％钼的材料沉积在主要是铜的焊帽体上形成。根据本发明的又一方面，第一层是一个底基层，该底基层通过将一种至少含5wt％钨的材料沉积在主要是铜的焊帽体上形成。根据本发明的又一方面，所述主体主要由铜构成，该涂层包含的层是下述二者之一：(a)覆盖层；和(b)底基层，该底基层包含一种钼和钨的混合物，其中钼和钨的混和物是施用于所述焊帽体的涂层材料的一部分，钼和钨的合起来占该材料的10-15wt％。
另外，本发明涉及一种制造焊接电极的方法。这方法包含提供一个成型毛坯，该成型毛坯由一种主要是的铜的材料制成，且具有一个柄部，该柄部用来放置在一个电极保持器内。该成型毛坯具有一个头部，该头部具有一个接触区域，用来置靠在被焊工件上。这方法包含在柄部中形成一个主孔，以及在头部形成很多子腔室，所述子腔室与所述主孔可进行液体流通。
根据本发明的又一方面，获得的步骤包含获得一个毛坯的步骤，该毛坯具有形成于其内的内部翼部(intemal fin)。根据本发明的又一方面，形成第一层的步骤之前要有清洁所述接触区域的步骤。根据本发明的又一方面，清洁接触区域的步骤包含机械清洁。根据本发明的又一方面，机械清洁的步骤包含至少对接触区域进行喷丸加工(shot peening)步骤。根据本发明的又一方面，形成第一层的步骤包括第一沉积过程的使用，且形成第二层的过程包括第二沉积过程，且第一沉积过程和第二沉积过程不同。
根据本发明的又一方面，该方法包含形成中央内部十字交叉翼部(central internal cruciform fin)的步骤。根据本发明的又一方面，其中所述方法包含加工该毛坯以形成一个头部的步骤，该头部位于柄部的轴向前方，且该头部形成一个轮廓(profile)，当从侧视图中观察时，其主要在一个曲面上形成，该曲面可以是下述二者之一：(a)抛物线形；和(b)椭圆形。根据本发明的又一方面，该曲面在该头部的轴向最前方位置有一个顶端，且所述方法包含修切所述顶端来在所述头部上生成一个平坦端的步骤。
该发明的这些方面和特征以及其它方面和特征可通过参考发明详细说明以及下面列出的附图进行理解。
附图说明
提供附图来说明示范性实施例，或实施例，结合原理(incorporatingprinciples)以及发明各方面，附图中：
图1a展示了凸型(male)焊接电极示例的侧视图；
图1b展示了图1a中的焊接电极取自纵向对称面(1ongitudinal plane ofsymmetry)的剖面图；
图2展示了朝图1a中的箭头‘2’方向向内所看到的图1a中电极端视图；
图3展示了放大了很多的图1中电极接触端区域的细节，展示出了表面涂层，为了清楚起见将交叉阴影线(cross-hatching)省略；
图4a展示了凹型电极(female electrode)的侧视图，它与图1a以及图1b展示的凸型(male)电极类似；
图4b展示了图4a中的焊接电极取自纵向对称面的剖面图；
图4c展示了朝箭头‘4c’向内所看到的图4a中电极端视图；
图5a展示了与图1a所示内容对应的备选(alternate)电极的侧视图；
图5b展示了图5a中电极的第一端视图；
图5c展示了图5a中电极的相反端视图；
图5d展示了图5a中电极取自‘5d-5d’的剖面视图；
图5e展示了图5a中电极取自‘5e-5e’的剖面视图；
图5f展示了与图5a所示内容对应的备选电极的侧视图；
图5g展示了图5f中电极的第一端视图；
图5h展示了与图5a所示内容对应的另外一个备选电极的侧视图；
图5i展示了图5h中电极的第一端视图。
具体实施方式
以下描述以及其中描述的实施例是以如下方式给出的，即是以对当前发明各方面原理的一个或几个特定实施例的示例的说明的方式给出。提供这些示例的目的是解释该发明的各项原理，而不是加以限制。在此描述中，相似的部分在说明书和附图中始终以各个同样的附图标记标出。这些图示并不一定是依比例(scale)的，且在某些实例中，为了更清晰的描述该发明的特定特征，比例可以被放大。
在本说明书中，焊接电极既可以是凸型也可以是凹型的，正如下面描述的一样。无论是哪种情况(凸型或凹型)，该焊接电极都可以具有关于中心轴线形成的旋转体的一般形式。从柱极坐标系(polar cylindrical co-ordinatesystem)来考虑，此旋转体有一个可以被称作z-轴的长轴(或轴向)，有一个离开z-轴延伸的径向方向(radial direction)或径向轴r，以及一个圆周方向，圆周方向与该轴向和径向方向相互垂直，参考角基准(referenced from anangular datum)。
考虑图1a和图1b所展示的凸型电极的示例。在这个实例中，电极20可以安装在电极保持器22(图1b中阴影部分所示)上。可以为电极保持器22提供一个冷却剂供应导管24(阴影部分所示)，比如可以是用于冷却剂(比如水)的内部通道。电极保持器22也可以有一个冷却剂回流通道26(阴影部分所示)，例如可以被用来将冷却剂从电极20中抽出。
从形态上来说，焊接电极20有主体30。主体30可有两个主要区域，他们是头部(统一标识为32)和柄部(统一标识为34)。柄部34可有外部表面36，对于柄部34可具有外锥形(extemal taper)、标识为锥角α的方面，外部表面36可以是削头圆椎部分，其中窄端38离开头部32而延伸，且宽端40在肩部42处终止。柄部34的锥形如下地形成，以使得将柄部34引入电极保持器(比如保持器22)的插口变得方便，并且还可以倾向于楔入保持器，以生成到电极保持器插口中的紧缚装配(yield a tight binding fit)，其提供一个例如可以适合电流传输的接触界面(contact interface)。
肩部42可沿一平面延伸，该平面与长轴或中心轴线(或旋转轴，标识为CL)大体垂直，因而肩部42具有环状形式。肩部42可具有朝向轴向后方表面(axially rearwardly facing surface)44，它可以被称为一个抵接(abutment)或抵接表面，在使用中，其与电极保持器端部相抵接，在使用中，其还可以用来为电流提供电流通路。
柄部34可以是空心的。比如，柄部34可以具有空腔(cavity)或腔室(chamber)形成于其内部，该空腔或腔室可辨识为从末端38向内轴向延伸的孔46。孔46可以是圆柱形的，或者，比如由冲孔机(punch)形成的孔可能具有一个小锥度，因而倾向于方便将零件从成型冲孔或模压机(die)移除。孔46可以是盲孔，且可轴向延伸越过肩部42，从而终止在主体30块体内部的孔端区域48位置。孔端区域48可稍微缩小，且可包含收缩区域(convergingregion)49。收缩区域49可以是锥形剖面的，且此锥形剖面可以不必是一个圆锥形剖面。比如，收缩区域49可以有叶状(lobate)形式，如图2显示的从一端所看到的一样。该叶状形式可以包含一组锥形叶瓣(taper lobe)50，关于纵向中心线排列，比如叶瓣(lobe)51，52，53和54。孔端区域48也可以包括对流热传导装置(convetion heat transfer apparatus)，比如翼部结构(finworks)56，比如可包含一个或多个翼部(fin)。在一个实施例中，翼部结构可以包括一个中央定位的翼部58。翼部58可以有一个削头圆椎体形式，从通常较宽的基部延伸到较窄的顶端59。翼部58可以有一个锥形圆形部分。翼部58倾向于相对矮厚。高度与基部宽度(在此实例中就是直径)的比率可以在小于2∶1的范围内，可以小于1∶1，且在某一实施例中可小于2∶3。更一般的，孔端区域48可在端壁(end wall)62处终止，该端壁62绕翼部58的宽端部延伸且与孔端区域48上周围锥形叶瓣状收缩壁47相遇。壁55可以是孔46的最前端。人们认为将通水孔(waterhole)末端与焊接界面(weldinginterface)靠得相对较近，会倾向于提供一个到表面的短传导通路，该短的传导通路对液体冷却介质有相对高的热传导率。由此，则通水孔里面的积极(aggressive)液体冷却会阻止或延迟顶端区域上焊帽基部铜合金的韧化(annealing)，因而可以倾向于延长焊帽的寿命。
头部32可具有顶端区域，60，和由此处轴向向后延伸侧面区域62。侧面区域62的表面也可以相对顶端区域径向外、向后延伸，且可以在弧形部64上向后延伸。在剖面图中此弧形部可形成抛物线或椭圆曲线的一部分。顶端区域60可以是抛物线或椭圆的削头形式，且可以是平坦的。头部32最初是完整的抛物线或椭圆形式，然后顶端区域60会被修整形成(dressed toyield)最终接触轮廓。比如，头部32最初可包含端部61，该端部形成抛物线或椭圆形剖面的末端。在修整(dressing)的过程中，端部61会被部分的移除，来提供一个带平端的削头轮廓，就像60一样，或者可以是这样的其它合适的轮廓。侧面区域62可以包含，或导致一个类似桶形的基部区域66，该基部区域可具有大体恒定的半径，且会在肩部42处终止。
孔46，以及孔46的区域48，可以被叫做通水孔(water hole)。帽20的总体特征宽度尺寸可取作外直径，，其通过肩部42前面的帽42的整个帽体测量。另一个尺寸，δ1，可取自60中电极抛物线或椭圆曲线的最顶端到如壁55处通水孔的前方最末端(endmost forward extremity)。又一个尺寸δ2，可取自抛物线或椭圆曲线的最顶端到肩部42的表面。第三个尺寸δ3可取自如60中修整面(dressed face)到如端壁62中通水口的最近部分。在一个实施例中，一个比率可取自特征截面尺寸(characteristic sectional dimension)和第一距离之间的比例∶δ1。此比率可以大于2∶1，在某些实例中可以大于约5∶2。此比率可以大于2∶1，在某些实例中可以约大于5∶2。另一个比率可取自第一距离δ1和第二距离δ2之间的比率。在一个实施例中，该比率可以小于2/5且可在约0.3-0.5的范围之间。备选的，第三个比率可取自第一距离和第二距离的差(δ4＝δ2-δ1)。该比率可在5∶12到2∶3的范围内。申请人认为，与ISO5821中推荐的或电阻焊接生产者协会(RWMA)所推荐的具有“子弹”式和辐射式(radiused)的设计相比较，抛物线或椭圆的外形可以更倾向于阻止或延迟焊帽端塑性变形。
在一个实施例中，端壁55不与纵向中心线相交，而是形成环形，或类似环状的互连叶状部分(in the shape of interlinking lobate portion)的形状的表面部分，在帽20的纵向中心线CL附近延伸。
参考图3，顶端区域60可以具有涂层70形成于其上，如下面讨论的一样。可以的是，主体30，可以由大体纯的铜或一种基于铜的合金制成，有相对高的热传导性(也许大于200W/m K)。有些合金可以是由铜、铬和锆为主组成的三元合金(CuCrZr)。其它合金可以主要是二元合金，比如铜和锆(CuZr)或者铜和铬(CuCr)。铜钨(CuW)和铜-氧化铝(Cu-Al2O3)合金也是备选的涂层材料。Nippert于1988年3月29日被授予的美国专利US4,734,254中，建议了一种具有银的铜合金。另一种合金可以是弥散强化合金(dispersion strengthened alloy)，正如Nippert于1984年1月3日被授权的美国专利US4,423,617中讨论的一样。弥散强化合金可被包括在电极20的一部分中，比如只有形成顶端的那个部分。
电极20(或者下述的120、或170)可以由多种方式生产，无论通过固体加工，或浇铸，或通过锻造(forging)。在铜固体坯料(或者铜合金坯料，也是可能的)的成型上，例如，它可以按照一种与Nippert于1988年3月29日被授权的美国专利US4,734,254中所描述的大体类似的方式生产。然而，柄部的核心可由阳模(male die)或系列模(progression of dies)形成，该模具具有的外部轮廓与上面描述的轮廓相对应，并且具有空腔以限定导热肋或导热翼部。
电极20(或下面的电极120或170)的制造可包含在电极顶端60处的接触区域提供涂层70。该涂层70可包含一个第一表面涂层(或衬底，或组合物)，无论怎样称呼，都统一通过数字80来标识。它会被第二表面涂层(或覆盖层，或组合物)82整体或部分覆盖。
在向电极20的顶端60提供端涂层70的步骤之前可加入清除端区域60杂质的步骤。端区域85可包含一个平整或修整过的端面(end face)，如面60，也可包含部分或全部的锥形侧面区域62的邻接部分。移除杂质的步骤可以包含移除氧化物、污物、油污或移除它们的全部的步骤。备选的(或附加的)，可以有一个加工硬化(work hardening)该端区域的步骤。移除杂质的步骤和加工硬化的步骤可同时且在同一个过程中发生，并且可包含向接触区域85加入(import)残余压应力(compressive residual stress)。加工硬化的步骤可包含对接触区域85的喷丸加工的步骤。喷丸加工的步骤可倾向于清除表面杂质且留下相对新鲜、干净的表面用来在其上涂一层表面涂层。用于喷丸处理的弹丸(shot)是由非参与性材料(non-participating material)(也就是大体上相对铜为非活性的材料)制成的，比如玻璃珠。在一个实施例中，举个例子，一种气体，比如在30-50磅/平方英寸(表压)(psig)范围内的压缩空气，可以被用来引导第7号玻璃珠到电极的无涂层端达一段时间，该时间段可以在15秒到1分钟的范围内。在一个实施例中，该时间段可以大约为半分钟。
第一部分(或区域、或涂层)80的组分与覆盖层82的组分不同，接下来该覆盖层82的组分又与层84(如果有这样的第三层的话)的组分不同，层84的组分可以与任何以后的层都不同。可能发生这样的事情，尽管制成涂层所需的粉末或固体棒(stick)的组分在涂层过程开始之前可以是已知的，但正是这个生成(creation)或沉积所述层的过程会导致局部熔化及形成合金的发生。照这样，这些层就会有污损、或渗出或流动进入其它层的趋势，以致于不同层的组分差别不明显或不清晰，且在一种组分(constituent)中或其它的组分中还会有浓度梯度存在。
第一层(或区域，或基涂层)中的一些特定材料比较其它层会相对更加丰富。例如，第一层可比一个或更多随后层包含相对更高浓度的镍(Nickel)，或镍合金。备选的，或附加的，最靠近或相对靠近铜(或以铜为主的)焊帽体的层会比随后的一个或多个层包含相对更高浓度的钼，或钨，或二者都是。人们认为，具有相对多数量的相对较软金属的合金，如镍和钼钨合金，会倾向于具有一种对铜的亲和力(affinity)，且倾向于阻止覆盖在上面的、相对较硬的、以钛为主或碳化钛的层(或涂层)中孔、洞以及裂缝的形成，所述具有较软金属的合金或许比那些较硬的合金(正如被用在随后涂层中的)在离开了含不同组分的基涂层的媒介作用时能更易于工作。还认为，这些较软的金属或合金层可以承受热膨胀，或在热膨胀方面来在位于下方的主要是铜(或铜合金)的焊帽本体和覆盖在上方的钛、碳化钛或主要是二硼化钛的层(或多层)之间担当缓和(或缓冲)作用。还认为，这些中间、较软层会有助于以钛为主的、碳化钛或二硼化钛合金层与下方的主要是铜的焊帽本体的总体粘和。也就是说，该覆盖层实际上会倾向于功能上象一个中间粘和层，在下方的基于铜的本体和覆盖的较硬的基于钛的层(也有可能是多层)之间。在一个实施例中，粉末或烧结棒材料(sintered rod material)被沉积来创建一个初始层，或多层，可具有含量在8-40wt％范围内的镍，或更窄范围下，在10wt％到35wt％范围内的镍。备选的，它可含有25-35wt％的镍，另外的层可能含有10-20wt％的镍。
备选的，或附加的，在沉积之前，该粉末或烧结棒材料可包含3-20wt％的钼。在另外一个实施例中，它可包含10-15wt％钼，在又一个实施例中它可包含4-8wt％的钼。备选的(或附加的)，它可包含约在0.65-2.0wt％之间的钨。在另外一层中可以约是0.8-1.1wt％的钨。在又一层中可以约是1.2-1.8wt％的钨。钼钨的总含量可以约在5wt％到17wt％的范围内。在一个实施例中，钼和钨在沉积前的粉末或烧结棒材料中的总含量可约为5-8wt％。在另外一层中钼和钨的总含量约是12-17wt％.
涂层的一个(或多个)随后层含钛，或钛合金(比如碳化钛)，的量相对较高，并且，在沉积了几个这样的层的情况下，后续的层中含钛或钛合金的量会越来越高。钛合金的例子有碳化钛(TiC)和二硼化钛(TiB2)。这样的一层，或多层，会倾向于比先前沉积的镍、钼或钨含量较高的层(或多层)更硬一些。钛、碳化钛或二硼化钛层可由含钛初始浓度在60和80wt％之间的钛粉或钛棒(stick)制成。这样的粉末也可含10-35wt％的镍，或者，在一个实施例中，含13-17wt％的镍，在另外一个实施例中含28-35wt％的镍。
一个或多个结束(或覆盖)层，与主要是钛、碳化钛或二硼化钛材料的层相比，该结束层会再一次包含相对较高浓度的镍，钼或钨，或者钼和钨组分。这个覆盖层可以倾向于填充位于下方的碳化钛或二硼化钛层中的裂缝或不连续处。有理由相信，这样的钼或钨含量相对较高的层会倾向于阻止锌迁移进入这些裂缝和不连续处。也就是说，在基于钛的或类似的沉积材料层作为掩盖层的地方，如碳化钛或二硼化钛掩盖层处，会相对较硬且会有裂缝或空隙，或其它缺陷(imperfection)，在某些实施例中可以提供一个覆盖层来填充或涂盖(coat)这些缺点因而可阻止通过缺陷的熔融的锌的迁入。这个覆盖层可包含比基于钛的层更有韧性(toughness)，且比锌熔点更高的材料。在一个实施例中，那种材料可以是，或包含，钼。在另外一个实施例中，它可以是，或包含，镍。那样的覆盖层也可以包含钨组分。
在一个实施例中，碳化钛为主的层可被用于铜衬底，且含钼和钨相对较丰富的层可被用于碳化钛之上的覆盖层。在使用时，这些材料熔化，并且，在重熔状态这些材料倾向于混合。在完成的电极表面上，沉积之后，得到的涂层区域大约含40-50wt％钛，10-30wt％镍，和20-40wt％铜。用来制造该涂层的初始的粉末或烧结棒含70-80wt％碳化钛，10-15wt％镍，和10-15wt％钼。在一些实例中，该粉末可被用于激光金属包层(lasercladding)，而该烧结棒可被用于电火花沉积(electric spark deposition)。
如上所述，不同的层可通过火花沉积或激光金属包层来施加。在使用火花沉积的地方，电流可在60HZ a.c。备选择的，它可以由可变直流，比如经由脉冲直流(pulsed DC)或半整流交流AC(halfrectified AC)来进行。在一些实施例中，所使用的电流也可能是这样的，该电流可在频率大于100Hz下改变。在一些实例中，这个频率可大于1000Hz，在一些实例中，该频率可在5000Hz-50,000Hz的范围内。在一个实施例中，使用的频率可在10,000Hz或20,000Hz，(+/-25％)。
在一个应用中，在表面，整体单片(overall monolithic)涂层(由wt.％衡量)是大约50％钛，20％镍和25％铜，一种双层涂层是大约40％钛，40％镍和15％铜，在一种三层涂层中，钛大约15％，镍70％，铜15％。(这些比例可被改变10％或更多，改变的幅度取决于测量的位置和测量的方法。例如，在覆盖层中央，钛的百分比会倾向于较大。)
图1a和1b中焊接电极20可被称为凸型电极，然而图4a，4b和4c展示了一个凹型电极120。凹型电极120具有一个主体130，该主体130具有一个头部132和一个柄部134。在这个实例中，柄部134可具有一个外部大体呈圆柱状的裙部136，和一个主要径向向内的锥形面138，以便于适合安装在具有一个配合插口或心轴的电极保持器上。该锥面的锥度可以成一个很小的角度，比如角α。一个内部孔146形成于柄部134内部，且可从柄部134的远端142轴向延伸到封闭的最前末端144。该锥形可在第一纵向位置或肩部148处终止，该肩部148是从远端142到顶点144的距离中的部分。该凸型电极座(seat)标识为保持器(holder)122，(如阴影部分所示)。保持器的最前端可抵靠肩部148。内部孔146的最前端部分149可以具有与前面描述的焊帽20的叙述中所述大体相同的内部几何形状，类似的零件被赋予与前面所用相同的零件号。
头部132会具有一个平坦顶端或顶端区域160，然后可以被修切或修整来生成为像图1a和1b中展示的示例一样的平坦端，它可以由初始的圆形顶端152修切(或修整)而来。该圆形顶端152可初始地以如上所述的抛物线或椭圆曲线形成。头部132可具有弧形侧面153，像图1a中示例展示的一样，且会大体相切的终结在径向向外的圆柱形壁154上。可能的是，孔146的轴向最内侧末端，即端壁155，端壁155与肩部148在轴向上被隔开一个距离δ5，该距离就是通水孔150的深度，该深度从孔146内壁不连续的斜坡一直到孔146的终端。壁155和顶端160的轴向距离仍然标识为δ3。如上所述，δ3相对比较小。也就是说，δ3会小于焊帽120的整体直径(1)的2/3。在一个实施例中，δ3可以是1的1/2，或更小，并且，在另外一个实施例中，可以在3/8至1/2的1的范围之间，或者，可以约为2/5的1。
或者说，位于肩部148前面的孔146的通水孔部分相对肩部148到顶端160(或152)的整体距离更大些。也就是说，δ5和δ3的比率可处于2∶3到1∶1范围之间，更严格的，可处于3∶4到9∶10范围之间，且在一个实施例中可以是4∶5。也可以是这样的：在翼部结构56前端的通水孔150的主横截面尺寸由端壁55的尺寸3来表征，该尺寸会大于标识为顶端直径2的顶端区域160的主尺寸。在顶端160的部分或全部上可以形成上面关于电极20的叙述中所述的涂层70。电极120可以由上面关于电极20的叙述中所述的任意一种材料制成，且可按照上面关于电极20的叙述中所述步骤进行制造。
另一个备选电极如图6a的170所示。电极170与电极120基本相同，且可以具有任意一类此处讨论的外部涂层。电极170在内部轮廓方面倾向于和电极120不同，它的内部轮廓倾向于为圆形。此外，备选的，电极170可以以一种无涂层形式生产，并且不经修切就运送到客户手中，以用来修切出初始焊接接触直径，其从该未修切的顶端，到适度平坦的顶端，到更平坦的顶端而变化。可以理解的是，电极170可按凹型方式(female format)制造，与电极120类似，或通过提供一个合适的柄部，按凸型方式制造，与电极20近似。
电极170可具有一个主体172，该主体具有一个头部174和柄部176。柄部176可与柄部134大体相同。电极170可具有一个内部孔178，其形成于柄部176内部。孔178可沿轴向从柄部176的远端142延伸到封闭的最前方顶端或末端180终止。该锥形可以终止在一个第一纵向位置，或肩部，或壁不连续处182上，该不连续处182是从远端142到极端180的距离中的部分。内部孔178的最前部184可与上文中所述电极帽20的相关部分有不同的内部几何形状。斜坡不连续处182的过渡区可具有圆形或放射形式的过渡区186的形式，而不是像肩部148一样的外围大体平坦的肩部。该过渡区导致形成一个锥形壁188，该锥形壁188即是标识为叶瓣189，190，191，192的叶状孔组，腔室组或子腔组中的一个或另外一个的锥形壁，所述每个子腔都终结在圆形穹顶端194处，该圆形穹顶端会形成大体是半球形的弧形或拱形的曲率。这些叶瓣会倾向于提供很多冷却腔。在196处那些间隙的平坦部分会倾向于为插入的凸型电极保持器提供一个轴向限位器(axial stop)。在叶瓣189，190，191，192之间的区域，有突出冷却组(protrudingcool array)，例如可以标识为翼部结构(finwork)200。在一个实施例中，翼部结构200的中央轴向向后突出端倾向于具有一种有点圆的十字交叉形横截面，有点象Phillips螺丝刀的顶端，具有圆形的边缘。该十字交叉形会倾向于合并，或延伸，进一组向外延伸的叶片(vane)或翼部(fin)中，在示意图中可标识为径向延伸、轴向直立的腹板198，该腹板198在标识为翼部柱(finpost)201的中央部分交叉，且从此处延伸。翼部柱201可以不是圆形截面的，但是可以在某一个方向上具有较大的截面尺寸，在另外一个偏离了半个叶片夹角(pitch angle)的方向上具有较小的截面尺寸。在它们径向的最外部，腹板198合并进朝平坦处196中央扩展(running)的外围部分。辐射状腹板(radiating webs)198在径向方向和轴向上都会倾向于在厚度方面不相同，倾向于在轴向基部(也就是说轴向最靠近最前部184的地方)处较厚，在一个平面处达到最薄，该平面定义为延伸穿越相邻叶瓣中线的平面，该平面标识为195。也就是说，一个径向延伸的腹板插入每对相邻的叶瓣之间，会倾向于传导走顶端202的热量；且担任相邻叶瓣间的一个隔壁(partition)，因此倾向于将这些叶瓣彼此隔开；且可提供一个增加了表面积的热传导表面，迫使冷却剂流过这个(或这些)表面。冷却剂所流过的边缘，或被冷却剂接合(engaged)的边缘，象标识的一样，可以是圆形的，而不是尖锐的。在操作中，被沿轴向引入且向前方导向的冷却剂倾向于被翼部结构200的十字交叉部分分开(也就是说，它在功能上就像一个分流器)，而且会沿叶状表面限定的壁流动。这些平滑的圆形壁会倾向于担当叶片的角色，来再导向冷却剂向后流动，且对液体有对应的热传导。离开该区域的液体是被向后排出的。该平滑表面弧延伸跨过大于120弧度的弯曲(curvature)，也可以，在一个实施例中，延伸跨过大体180弧度的弯曲。
还须注意的是，标识为δ8的翼部柱201的高度在顶端到内壁不连续处的高度(被标识为δ9)中的占有比与在δ5中的δ3更大。在一个实施例中，δ8和δ9的比率可在2/3到9/10的范围之间。类似的，每个腹板198的最小高度，通过用所标识的δ9减去δ10来获得，可以被取作一个比例(proportion)。在一个实施例中，该比例可在δ8的1/2到4/5之间。也就是说，翼部柱201可沿轴向直立高出(proud of)腹板198的临近最小区域。图中所示的这些腹板组和叶组的目的是作为任意多叶(或腹板)构型的代表，该构型可具有二、三、四、五、六、七、八或更多的叶，或腹板，和其它可能结构。也可以是这样的，沿轴向测量的焊接顶端面或区域202到末端180的距离可以比从前习惯的更近些，且可在肩部不连续处到抛物线形式的顶端距离，或到实际修切过的顶端平坦面距离，的2/5到3/5范围之间。
头部174可具有一个顶端或顶端区域202，它可能未被修切，象图5h和5i中204所示一样，或者是在中间方式(intermediate manner)修切过，如图5f和5g中206所示可由初始圆形顶端202修切或修整而来的。这可以允许使用一个焊接面和一个抛物线形(或其它曲线)相邻曲面相组合，该焊接面具有与焊点熔核尺寸一致的直径，该焊点熔核尺寸与被焊金属的厚度相适应。
在使用原有的圆端结构(或图5h，比如)的顶端的情况下，或在运送给最终用户之前发生了尺寸修切(如图5a或5f)的情况下，部分或整个顶端202会被提供一个如上面关于电极20的叙述中所述的涂层70。电极120可由上述描述电极20的叙述中所述的任意一种材料制成，且可以根据上文的电极20的叙述中所述的步骤生产。
在被使用带涂层的顶端的情况下，如这里所述而形成的焊帽可能会在这样一个焊接过程中使用，该焊接过程包含在一个能将两个物体(比如要被焊接的金属板)紧握在一起的焊接工具中使用这个焊帽的步骤，其中那些物体可能包含锌或镍，或镀锌和镍的钢，改进(advanced)高强度钢，以及镀铝的，或铝质的板材。该焊接过程可包含对该电极的使用，且在与那些、或其中之一的材料一起使用之前无须处理(conditioning)电极的步骤。在这样的使用中，会减少到被焊材料表面的粘着趋势，且会有相当程度的减少铜沉积到工件(work pieces)上的趋势。随着时间的推移，就电极可能会发生老化变差的方面来说，电极的使用可以包含电流步进的步骤(the step of currentstepping)。
备选的，就电极上的涂层会倾向于相对工件为非活性的方面来说，来自工件表面，比如来自基于锌或镀锌的工件，的溶入(pick up)会减少，这就会倾向于减少或延迟电极的化学合金过程(chemical alloying)以及从工件溶入的杂质的形成，因而可倾向于减少或延迟电极的老化变差。
用来与冷却液流相互作用的内部翼部的存在倾向于对电极的冷却有所帮助，且可以减慢，或阻止，电极随着时间的推移所发生的韧化。这样的冷却可以允许焊核中更集中的加热，同时阻碍(opposed)对相邻电极的加热。
各种实施例已经被详尽的描述。因为在不背离本发明的本质、精神、或范围的情况下，可以对上述最佳模型进行更改和添加，故本发明不局限于这些细节。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种焊接电极，具有空心主体，所述焊接电极由主要基于铜的材料形成，所述焊接电极具有第一端，用于与电极保持器接合，所述第一端朝流入和流出所述空心主体的冷却剂的入和出口开放；所述电极具有第二端，所述第二端具有用来和被焊接物体接合的焊接顶端；所述空心主体具有在所述第一端内部延伸的内部翼部柱，和在所述翼部柱周围形成的一组叶状腔室，所述腔室离开所述入口向所述焊接顶端延伸。
2.根据权利要求1中的焊接电极，其中所述电极具有形成在其内部、相邻的所述腔室对之间的腹板。
3.根据权利要求1和2中的任何一项的焊接电极，其中所述叶状腔室具有穹顶端。
4.根据权利要求2中的焊接电极，其中所述腹板在径向方向上有变化的厚度。
5.根据权利要求1到4中的任何一项的焊接电极，其中所述电极具有介于所述第一端和所述第二端之间的内部肩部。
6.根据权利要求1至5中的任何一项的焊接电极，其中所述顶端具有涂层，所述涂层具有一种组合物，所述组合物中占有最大重量比的组分是钛。
7.根据权利要求6中的焊接电极，其中所述涂层包含基于钛的层，和覆盖层，所述覆盖层沉积在所述基于钛的层之上，所述覆盖层包含一种材料，该材料具有比碳化钛更大的韧度(toughness)，且具有比锌更高的熔点。
8.根据权利要求6中的焊接电极，其中：
所述涂层包含基于钛的层，且覆盖层沉积在所述基于钛层之上；
所述基于钛的层具有一种主要组分，该主要组分是下述两者之一：(a)碳化钛；和(b)二硼化钛；且
所述覆盖层至少包含下述两者之一：(c)钼；和(d)镍。
9.根据权利要求1中的焊接电极，其中所述电极包含在所述顶端之上的涂层，所述涂层由一种主要基于钛的材料形成，且该涂层具有直接与主要基于铜的主体相邻的第一区域，和远离所述主要基于铜的主体的第二区域，且所述第二区域比所述第一区域含钛更多(more predominantly)。
10.根据权利要求1中的焊接电极，其中所述顶端具有形成于其上的涂层，所述涂层具有第一层和第二层，该第二层沉积在第一层之上，且所述第一层的组分与所述第二层不同。
11.根据权利要求10中的焊接电极，其中所述第一和第二层主要由碳化钛组成，且所述第二层比所述第一层具有更高的碳化钛重量百分比。
12.根据权利要求10中的焊接电极，其中所述第二层比所述第一层具有更低的碳化钛重量百分比。
13.根据权利要求1至12中的任何一项的焊接电极，其中所述电极包含形成平滑弧形的表面，以便对冷却剂进行从以轴向向前为主的流向到以轴向向后为主的流向的再导向。
14.根据权利要求13中的焊接电极，其中所述弧形表面在流动方向进行至少为120弧度的平滑弯曲(curvature)改变。
15.根据权利要求1至14中的任何一项的焊接电极，其中所述电极的至少一部分是由弥散硬化铜合金(dispersion hardened copper alloy)形成的。
16.根据权利要求10中的焊接电极，其中所述第一层是一底基层，该底基层通过沉积一种至少含5wt％的钼的材料在主要是铜的焊帽体上来形成。
17.根据权利要求10中的焊接电极，其中所述第一层是一底基层，该底基层通过沉积一种至少含5wt％的钨的材料在主要是铜的焊帽体上来形成。
18.根据权利要求10中的焊接电极，其中所述主体主要由铜组成，且所述涂层包含的层是下述两层之一：(a)覆盖层；和(b)底基层，该底基层包含一种钼和钨的混和物，且其中该钼和钨的混和物是施用于所述焊帽体的涂层材料的一部分，该钼和钨合起来占所述材料的10到15wt％。
19.根据权利要求10至18中的任何一项的焊接电极，其中所述涂层包括主要含镍的覆盖层。
20.一种制造焊接电极的方法，包括以下步骤：
提供成型毛坯(formed blank)，所述成型毛坯由一种主要是铜的材料制成，该成型毛坯包括用来放置进电极保持器中的柄部，和具有接触区域的头部，所述头部用来置靠在要被焊接的工件上；
在所述柄部中形成主孔；以及
在所述头部中形成多个子腔室，所述子腔室与所述主孔是液体流通的。
21.根据权利要求20中的方法，还包括在所述头部上形成接触区域的步骤和在该头部的接触区域上形成涂层的步骤，所述接触区域用来与要被焊接的物体接触。
22.根据权利要求21中的方法，其中所述形成涂层的步骤包含在头部接触区域沉积具有第一组分的第一层的步骤，以及在第一层之上沉积具有第二组分的第二层的步骤。
23.根据权利要求20中的方法，其中获取(obtaining)的步骤包含在所述柄部中形成至少一个中央翼部柱的步骤。
24.根据权利要求21中的方法，其中形成第一层的步骤之前要有清洁所述接触区域的步骤。
25.根据权利要求24中的方法，其中机械清洁的步骤包含至少对所述接触区域喷丸加工(shot peening)的步骤。
26.根据权利要求20中的方法，其中所述方法包含在相邻的所述子腔室对之间形成叶片(vane)的步骤。
27.根据权利要求20中的方法，其中所述方法包含在所述电极中形成不具有锋利边缘的突起物(protrusion)的流动通道的步骤。
28.根据权利要求20中的方法，其中所述方法包含形成中央内部十字交叉翼部的步骤。
29.根据权利要求20中的方法，其中所述方法包含加工所述毛坯、形成位于所述柄部轴向前方的头部的步骤，和加工所述头部以形成如下轮廓(profile)的步骤，当从侧视图中观察时，它主要以一曲面形成，该曲面可以是下述二者之一：(a)抛物线形；和(b)椭圆形。
30.根据权利要求29中的方法，其中所述曲面在所述头部的轴向最前方位置有顶部，且所述方法包含向后修切所述顶部以在所述头部上生成平坦端的步骤。
31.一种焊接电极，所述焊接电极由主要基于铜的材料形成，所述焊接电极具有用来和电极保持器接合的第一端，和第二端，该第二端具有用来和要被焊接的物体接合的焊接顶端；所述焊接顶端具有涂层；所述涂层包含基于钛的层，和沉积在该基于钛的层上的覆盖层，所述覆盖层包含一种材料，该材料具有比碳化钛更高的韧度，和比锌更高的熔点。
32.一种焊接电极，所述焊接电极由主要基于铜的材料形成，所述焊接电极具有用来和电极保持器接合的第一端，和第二端，该第二端具有用来和要被焊接的物体接合的焊接顶端；所述焊接顶端具有涂层；所述涂层包含一种基于钛的层，和沉积在该基于钛的层上的覆盖层，所述基于钛的层的主要组分是下述二者之一：(a)碳化钛；和(b)二硼化钛；所述覆盖层包含至少下述二者之一：(c)钼；和(d)镍。
33.一种焊接电极，所述焊接电极具有由主要基于铜的材料形成的主体，所述焊接电极具有用来和电极保持器接合的第一端，和第二端，该第二端具有用来和要被焊接的物体接合的焊接顶端；所述焊接顶端具有形成在其上的涂层，所述涂层包括第一层和第二层，第二层被沉积在第一层之上，且所述第一层组分与第二层不同。
34.根据权利要求33中的焊接电极，其中所述第二层比所述第一层具有更高重量百分比的的碳化钛。
35.根据权利要求34中的焊接电极，还含沉积在所述第二层之上的第三层。
36.根据权利要求35中的焊接电极，其中所述第三层包含下述二者中的至少之一：(a)镍；和(b)钼。
37.根据权利要求35中的焊接电极，其中所述第三层是一覆盖层，且所述覆盖层主要是镍。
38.根据权利要求33中的焊接电极，其中所述第二层比所述第一层具有更低重量百分比的碳化钛。
39.根据权利要求38中的焊接电极，其中所述第二层包含下述二者中的至少之一：(a)镍；和(b)钼。
40.根据权利要求38中的焊接电极，其中所述第二层是一覆盖层，且所述覆盖层主要是镍。
41.一种焊接电极，所述焊接电极具有由主要基于铜的材料形成的主体，所述焊接电极具有用来和电极保持器接合的第一端，和第二端，该第二端具有用来和要被焊接的物体接合的焊接顶端；所述电极包含在所述顶端之上的涂层，所述涂层由一种主要基于钛的材料形成，且此涂层具有直接与主要基于铜的主体相邻的第一区域，和更远离所述主要基于铜的主体的第二区域，且所述第二区域比所述第一区域含钛更多(more predominantlytitanium)。
42.根据权利要求41中的焊接电极，其中所述第一区域是一底基层，该底基层通过在主要是铜的焊帽体上沉积一种至少含5wt％的钼的材料形成。
43.根据权利要求41中的焊接电极，其中所述第一区域是一底基层，该底基层通过在主要是铜的焊帽体上沉积一种至少含5wt％的钨的材料形成。
44.根据权利要求41中的焊接电极，其中所述主体主要由铜组成，且所述涂层包含的层是下述两层之一：(a)覆盖层；和(b)底基层，该底基层包含一种钼和钨的混和物，且其中该钼和钨的混和物是施用于焊帽体的涂层材料的一部分，该钼和钨合起来占所述材料的10-15wt％。
45.根据权利要求41至44中的任何一项的焊接电极，其中所述涂层中的所述第一区域包含镍。
46.根据权利要求41至45中的任何一项的焊接电极，其中所述涂层含一覆盖层，且所述覆盖层主要是镍。
47.根据权利要求1至46中的任何一项的焊接电极，其中所述电极的至少一部分是由弥散硬化铜合金(dispersion hardened copper alloy)形成的。

Claims (27)

1.一种焊接电极，具有空心主体，所述焊接电极由主要基于铜的材料形成，所述焊接电极具有第一端，用于与电极保持器接合，所述第一端朝流入和流出所述空心主体的冷却剂的入和出口开放；所述电极具有第二端，所述第二端具有用来和被焊接物体接合的焊接顶端；所述空心主体具有一组形成于其内部的腔室，所述腔室离开所述入口朝所述焊接顶端延伸；且所述电极具有腹板，所述腹板形成于空心主体中相邻的所述腔室对之间。
2.根据权利要求1中的焊接电极，其中所述顶端具有涂层，所述涂层具有一种组合物，所述组合物中占有最大重量比的组分是钛。
3.根据权利要求2中的焊接电极，其中所述涂层包含基于钛的层，和覆盖层，所述覆盖层沉积在所述基于钛的层之上，所述覆盖层包含一种材料，该材料具有比碳化钛更大的韧度(toughness)，且具有比锌更高的熔点。
4.根据权利要求2中的焊接电极，其中：
所述涂层包含基于钛的层，且覆盖层沉积在所述基于钛层之上；
所述基于钛的层具有一种主要组分，该主要组分是下述两者之一：(a)碳化钛；和(b)二硼化钛；且
所述覆盖层至少包含下述两者之一：(c)钼；和(d)镍。
5.根据权利要求1中的焊接电极，其中所述电极包含在所述顶端之上的涂层，所述涂层由一种主要基于钛的材料形成，且该涂层具有直接与主要基于铜的主体相邻的第一区域，和远离所述主要基于铜的主体的第二区域，且所述第二区域比所述第一区域含钛更多(more predominantly)。
6.根据权利要求1中的焊接电极，其中所述主体具有焊接顶端，且所述顶端具有形成于其上的涂层，所述涂层具有第一层和第二层，该第二层沉积在第一层之上，且所述第一层的组分与所述第二层不同。
7.根据权利要求6中的焊接电极，其中所述第一和第二层主要由碳化钛组成，且所述第二层比所述第一层具有更高的碳化钛重量百分比。
8.根据权利要求6中的焊接电极，其中所述第二层比所述第一层具有更低的碳化钛重量百分比。
9.根据权利要求1中的焊接电极，其中所述电极包含形成平滑弧形的表面，以便对冷却剂进行从以轴向向前为主的流向到以轴向向后为主的流向的再导向。
10.根据权利要求9中的焊接电极，其中所述弧形表面在流动方向进行至少为120弧度的平滑弯曲(curvature)改变。
11.根据权利要求1中的焊接电极，其中所述电极的至少一部分是由弥散硬化铜合金(dispersion hardened copper alloy)形成的。
12.根据权利要求6中的焊接电极，其中所述第一层是一底基层，该底基层通过沉积一种至少含5wt％的钼的材料在主要是铜的焊帽体上来形成。
13.根据权利要求6中的焊接电极，其中所述第一层是一底基层，该底基层通过沉积一种至少含5wt％的钨的材料在主要是铜的焊帽体上来形成。
14.根据权利要求6中的焊接电极，其中所述主体主要由铜组成，且所述涂层包含的层是下述两层之一：(a)覆盖层；和(b)底基层，该底基层包含一种钼和钨的混和物，且其中该钼和钨的混和物是施用于所述焊帽体的涂层材料的一部分，该钼和钨合起来占所述材料的10到15wt％。
15.根据权利要求1中的焊接电极，其中所述腔室包含用来接合冷却剂的平滑表面，且所述平滑表面通过一个弧延伸来再导向冷却剂，所述弧度大于120度。
16.一种制造焊接电极的方法，包括以下步骤：
提供成型毛坯(formed blank)，所述成型毛坯由一种主要是铜的材料制成，该成型毛坯包括用来放置进电极保持器中的柄部，和具有接触区域的头部，所述头部用来置靠在要被焊接的工件上；
在所述柄部中形成主孔；以及
在所述头部中形成多个子腔室，所述子腔室与所述主孔是液体流通的。
17.根据权利要求16中的方法，还包括在所述头部上形成接触区域的步骤和在该头部的接触区域上形成涂层的步骤，所述接触区域用来与要被焊接的物体接触。
18.根据权利要求17中的方法，其中所述形成涂层的步骤包含在头部接触区域沉积具有第一组分的第一层的步骤，以及在第一层之上沉积具有第二组分的第二层的步骤。
19.根据权利要求16中的方法，其中获取(obtaining)的步骤包含在所述柄部中形成至少一个翼部的步骤。
20.根据权利要求17中的方法，其中形成第一层的步骤之前要有清洁所述接触区域的步骤。
21.根据权利要求20中的方法，其中清洁步骤包含机械清洁的步骤。
22.根据权利要求21中的方法，其中机械清洁的步骤包含至少对所述接触区域喷丸加工(shot peening)的步骤。
23.根据权利要求16中的方法，其中所述方法包含在相邻的所述子腔室对之间形成叶片(vane)的步骤。
24.根据权利要求16中的方法，其中所述方法包含在所述电极中形成不具有锋利边缘的突起物(protrusion)的流动通道的步骤。
25.根据权利要求16中的方法，其中所述方法包含形成中央内部十字交叉翼部的步骤。
26.根据权利要求16中的方法，其中所述方法包含加工所述毛坯、形成位于所述柄部轴向前方的头部的步骤，和加工所述头部以形成如下轮廓(profile)的步骤，当从侧视图中观察时，它主要以一曲面形成，该曲面可以是下述二者之一：(a)抛物线形；和(b)椭圆形。
27.根据权利要求26中的方法，其中所述曲面在所述头部的轴向最前方位置有顶部，且所述方法包含向后修切所述顶部以在所述头部上生成平坦端的步骤。
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