CN105522269A - 用于优化电阻焊接板材的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将板材与金属的其他部件的电阻焊接的方法，其中，该板材通过电流通路中用于焊接的电流流动与其他部件焊接，该电流通路包括该板材、其他部件，第一焊接电极和第二焊接电极，其中，第一焊接电极和该板材接触而且与第一焊接电极相对的第二焊接电极在其他部件背向该板材的一侧上和该其他部件接触，其中在第一阶段中至少通过第一焊接电极至少暂时地对该板材施加第一力，并且在第二阶段中在用于焊接的电流流动期间至少通过第一焊接电极对板材至少暂时地施加第二力，其中，第二力小于第一力。

Description

用于优化电阻焊接板材的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于将板材与金属的其他部件的电阻焊接的方法，其中该板材通过电流通路中用于焊接的电流流动和该其他部件焊接，该电流通路包括该板材、该其他部件、第一焊接电极和第二焊接电极，其中，第一焊接电极和板材接触，而且与第一焊接电极相对的第二焊接电极在该其他部件背向板材的一侧上与该其他部件接触。此外，本发明涉及用于将板材和金属的其他部件的电阻焊接的设备，特别是根据本发明的方法，该设备具有用于产生焊接连接诶的第一焊接电极和第二焊接电极，还具有用于提供电流通路的装置，这些装置引导用于焊接的电流至少通过第一和第二焊接电极。

背景技术

为了在机动车结构中减轻重量，使用的部件的特性和厚度比与负载相适应。因此，将不同特性和/或不同厚度的部件、特别是钢部件相互焊接是非常必要的，比如将一个薄板和两个更厚的板材焊接。此外，在机动车制造领域，为了减轻重量而对轻质结构概念提出的越来越高的需求使夹芯板的使用受到了重视，该夹芯板例如具有作为覆盖层的薄板以及放置在其中的塑料层。这种可以具有一些特性，比如在具有较高的强度的同时具有较轻的重量。此外，这些夹芯板可以具备消音性能并提供高的刚性。这种夹芯板通常也应借助于焊接而和其他部件连接在一起。特别在机动车制造中经常使用电阻焊接，特别是电阻点焊接。

然而问题是，例如由于前述的较大的厚度差异或者由于待焊接构件的不同的特性可能导致，虽然较厚的部件可以相互焊接，但是熔核不能完全或者根本不能包含薄板材。因此薄板材不能工艺可靠地连接在其他部件上。对此原因在于由于工艺而引起的限制，如依赖于电阻的电流密度的分布。为了应对这种情况，已知可通过提供额外的热量输入来实现针对性地控制焊点深度。例如可以设置一个位于焊接电极和薄板材之间的中间带材，从而实现电极和薄板材之间接触电阻的增加。还可以使用例如用钨制成的特殊电极来实现额外热量输入。然而这些解决方案的缺点是，在大规模生产中由于高成本或者提高的设备维护导致在经济上不可行。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于提供一种简单而低成本的、用于电阻焊接板材和其他部件的方法以及相应的设备，其中可以实现将板材和部件工艺可靠的连接。

上述目的按照本发明的第一教导在按照这样一种方法的条件下可由此得以实现，即，在第一阶段中至少通过第一焊接电极至少暂时地对板材施加第一力，并且在第二阶段在用于焊接的电流流动期间至少通过第一焊接电极对板材至少暂时地施加第二力，其中，第二力小于第一力。

已经发现，在第一阶段通过使用第一力可以首先确保待焊接的板材和/或部件首先相互接触。随后在第二阶段，在用于焊接的电流流动期间通过在板材一侧施加小于第一力的第二力来缩小第一焊接电极和(外层)板材间的接触面。这导致在第一焊接电极区域或在与之接触的板材的区域中的电流密度的增加。这可通过简单和低成本的方式实现在板材的区域中形成足够的熔核，从而通过焊接实现板材在其他板材和/或部件上的连接。

用于电阻焊接板材和其他金属部件的方法或设备应这样理解，即至少预设有至少一个板材和至少一个其他部件。优选预设多于一个板材(例如两个以夹芯板形式的板材)和/或多于一个其他部件(例如两个其他部件，例如两个完整板材)。

板材可以特别是钢板。板材可以特别是复合板的一部分，该复合板例如具有作为覆盖层的外层板材。第一焊接电极在这种情况下例如和其中一个覆盖层相接触。所述其他部件可以例如设计为另一块板材，例如钢板。该其他部件例如是完整板材。该其他部件例如具有大于板材的厚度。但同样还可以设置有多个部件，这些部件互相之间焊接并且与板材焊接在一起。电阻焊接特别是设计为电阻点焊接。

例如可以通过焊接机器人来施加第一力和/或第二力。例如焊接电极可以是焊钳(例如点焊钳)的一部分。例如使第一焊接电极在第一阶段施加在板材上的最大力相当于第一力。例如使第一焊接电极在第二阶段施加在板材上的最大力相当于第一力或者第二力。第一力和/或第二力例如可以通过彼此相对的第一焊接电极和第二焊接电极的共同作用来实现。

第一阶段例如用于确保待焊接金属层之间的充分的接触和/或充当用于加热板材和/或部件的阶段。第二阶段例如用于金属层的焊接。

包括了板材、其他部件、第一焊接电极第二焊接电极的电流通路代表第一电流回路，该电流通路实现了用于焊接的电流流动。

按照本方法的一个设计，将板材与金属的第一其他部件以及金属的第二其他部件焊接。在此，将第一其他部件放置于板材和第二其他部件之间而第二焊接电极在第二其他部件背向板材和第一其他部件的一侧上和第二其他部件接触。这表示，特别在至少三层的焊接时，即，将至少一个板材连接在两个其他部件上时，该方法是有利的，因为可以工艺可靠地实现板材在两个其他部件上连接。例如可以确保熔核包含板材。该熔核不仅在两个其他部件之间形成，而且可以延续至板材。这甚至可以在相对于其他部件、特别是相对于第一个其他部件更薄的板材的条件下实现。

按照该方法的另一设计，所述板材是夹芯板的金属覆盖层，其中该夹芯板具有两个金属覆盖层和一个置于金属覆盖层之间的热塑性塑料层。使用该方法可以特别有利地使一个夹芯板与一个或者多个的其他部件焊接。夹芯板通常具有作为覆盖层的特别薄的板材，其必须与一个或者多个其他部件相连接。此外，首先通过在第一阶段中施加(较大的)第一力可以实现和第一焊接电极相接触的板材触及另一覆盖层，从而实现电阻焊接。在此，第一力可以选择所需的大小。随后，在第二阶段借助用于焊接的电流流动实现力的减小，从而使第一焊接电极向板材施加(较小的)第二力，由此缩小第一焊接电极和板材(即夹芯板的覆盖层)之间的接触面积。在第一焊接电极区域中或板材区域中的电流密度因此增加。因此可以实现夹芯板在一个部件或多个部件上可靠的连接。

按照该方法的另一设计，在第一阶段中至少暂时地这样加热夹芯板的待焊接区域，即，使热塑性塑料层软化并且通过将覆盖层压在一起而将该塑料层挤压出焊接区域，其中，夹芯板的覆盖层通过施加有第一力而在第一阶段压在一起。通过加热可以特别简单地实现将覆盖层压在一起并可以减小所需的(第一)力。由此必要时在施加第二力期间(例如在用于焊接的电流流动期间)接触面积可以进一步缩小，从而可以增加在第一焊接电极区域中或板材区域中的电流密度。通过第一焊接电极和第二焊接电极可以有利地实现压缩。

按照该方法的另一实施例，为了加热夹芯板的待焊接区域而设置有第二电流通路，该第二电流通路包括第二焊接电极、至少部分的其他部件和连接至该其他部件的电桥，并且在其中通过第二电流通路中用于加热的电流流动至少加热第二焊接电极和所述其他部件的接触区域。已证实的是，第二电流通路通过在焊接区域中的第二焊接电极引导电流经过部件，在使用该第二电流通路的情况下，可以简单地实现焊接区域的加热，该加热还可以通过用于加热的电流的电流强度可变地调节。由此，可以简单有效地加热热塑性塑料层并且通过施加第一力来有效地实现挤压压缩，其中，第一力能够保持为很小。借助(第一)电流通路在施加有第二力的情况下可随后实现焊接。如果设置有多个其他部件，则至少其中一个部件是第二电流通路的组成部分。但也可以使所述其他部件中的多个是第二电流通路的组成部分。

同样能够考虑的是，加热过程可替代地或者额外地例如通过加热元件或者控温电极(例如控温第一电极和/或控温第二电极)来实现。不过在使用第二电流通路的情况下有利的是，在可以使用常规的电阻焊接设备(例如电阻焊钳)的同时可以缩短周期。

优选在焊接过程中(即在第二阶段)切断第二电流通路。由此避免了第一电流通路电源和第二电流通路电源之间的次级电流经过部件和夹芯板的危险。

在该方法过程中优选实施电阻测量，其中，测量夹芯板的两个金属覆盖层之间的电阻。通过测量夹芯板的金属覆盖层之间的电阻可以例如确定，金属覆盖层在何时具有金属接触以及电阻何时突然下降。

进一步优选依据电阻测量来控制第一电流通路和/或第二电流通路中的电流。例如可以这样控制这两个电流通路中的电流，即，在第二电流通路中电阻下降至接近零时，即，两个金属覆盖层相互接触时，切断用于加热的第二电流通路的电流回路，并且闭合用于形成电阻焊接点的第一电流通路。用于焊接的电流的或用于加热的电流在时间上的变化同样可以依据电阻测量来控制。因此，关于尽可能短的周期方面而言对方法的优化可以通过电阻测量来完成。

按照该方法的另一设计，在第一阶段用于加热的电流流动的最大电流小于在第二阶段用于焊接的电流流动的最大电流。在第一阶段，通过(例如在第二电流通路中)用于加热的电流的相对较小的最大电流首先可以达到有效地加热热塑性塑料层，从而可以工艺可靠地使夹芯板的覆盖层压在一起。在第二阶段中，通过随后(例如在第一电流通路中)用于焊接的电流相对较高的最大电流而利用高电流密度实现工艺可靠的焊接。

按照该方法的另一设计，其他部件的厚度相对于板材的厚度的比值大于4，特别是大于5。该板材例如是夹芯板的覆盖层。在多于一个其他部件的情况下，该比值可以例如涉及到多个或者全部的其他部件的厚度而大于4(或者5)。例如使最厚的其他部件的厚度相对于板材的厚度比值大于4(或5)。在多于一个的板材的情况下，该比值例如可以涉及到多个或者全部的板材的厚度而大于4(或者5)。例如其他部件的厚度相对于最薄的板材的厚度的比值大于4(或5)。例如最厚的其他部件的厚度相对于最薄板材的厚度的比值大于4(或5)。已证实，在待焊接部件的这种厚度比的情况下较薄板材的连接是特别重要的。通过该方法实现了即使在这样的厚度比的情况下还可以完成工艺可靠的连接。

按照该方法的另一设计，用于焊接的流动的电流在第二阶段中至少暂时是脉冲的。已显示，以此可以减少以飞溅形式的焊接缺陷。由此可以避免削弱焊接接头的强度并且作为结果提供一种更工艺可靠的方法以供使用。

按照该方法的另一设计，在第二阶段中，在用于焊接的电流流动期间，首先至少暂时在板材上施加第一力随后在板材上施加第二力。由此在用于焊接的电流流动期间可以完成焊接，其中既可以(通过第一力)达到高焊接力也可以(在第二力期间通过用于焊接的电流流动)达到高电流密度。

根据本发明的方法的另一设计，在第二阶段中在板材上施加第一力期间，用于焊接的电流流动的最大电流大于在第二阶段中在板材施加第二力期间用于焊接的电流流动的电流。由于在第二阶段最初的较大的(第一)力，可以使用更高的最大电流，而随后由于较小的(第二)力，可以使用较低的最大电流而且尽管如此由于板材和第一焊接电极之间较小的接触面积仍可以实现高电流密度。例如在第二阶段中，在施加第一力期间，可以首先使用第一脉冲电流，而在施加第二力期间，使用第二脉冲电流。第一脉冲电流脉冲的最大电流在此例如可以高于第二脉冲电流脉冲的最大电流。例如第一脉冲电流的脉冲短于第二脉冲电流的脉冲。

按照该方法的另一设计，第一力和/或第二力至少暂时地保持恒定。通过这样的方式可以实现工艺可靠且能够可重复再现的焊接结果。例如在第一阶段提高由第一焊接电极施加在板材上的力并且暂时保持恒定。例如由第一焊接电极施加在板材上的力在向第二阶段过渡中减小至第一力并且暂时保持恒定。例如由第一焊接电极施加在板材上的力直到第二阶段期间才减小至第一力并随后暂时保持恒定。

按照第二教导由此实现上述目的，即设置有用于力施加的装置，从而在第一阶段中至少通过第一焊接电极至少暂时地对板材施加第一力并且在第二阶段中至少通过第一焊接电极在用于焊接的电流流动期间至少暂时地对板材施加第二力，其中第二力小于第一力。

如已经描述的，通过在第一阶段使用第一力首先确保待焊接板材和/或部件相互接触，其中，随后在第二阶段中在用于焊接的电流流动期间，通过在板材一侧上施加小于第一力的第二力来缩小第一焊接电极和板材之间的接触面积。这导致在和第一焊接电极区域中或在与之相接触的板材的区域中的电流密度增加，从而在板材的区域有足够的能量输入，进而实现了以简单的方式通过焊接将板材连接在其他板材和/或部件上。

用于施加力的装置包括例如第一焊接电极和/或第二焊接电极，例如包括焊钳。用于施加力的装置包括例如用于在第一焊接电极和/或第二焊接电极上向板材或部件方向施加机械力的装置。用于施加力的装置还可以包括用于调整第一力和/或第二力的控制装置。

该设备优选包括一个焊接机器人，从而例如能够用于自动接合板材和其他部件。

该设备特别调整设置用于实施本方法的多个实施例。即，该设备例如设置用于，将至少一块板材和至少一个其他部件放置在第一焊接电极和第二焊接电极之间。该设备在板材和其他部件已放入的情况下设置为第一焊接电极和板材接触而且与第一焊接电极相对的第二焊接电极在所述其他部件背向板材的一侧上与该其他部件接触。例如，该设备在板材和其他部件已放入的情况下设置用于，通过在(第一)电流通路中用于焊接的电流流动将板材与其他部件焊接，该电流通路包含板材、其他部件、第一焊接电极和第二焊接电极。

按照该设备实施的设计，用于施加力的装置设置用于，通过第一力而通过将覆盖层的挤压到一起将夹芯板的受热的、置于两个金属覆盖层之间的热塑性塑料层挤出焊接区域。因此可以以简单的方式工艺可靠地实现夹芯板和其他部件的焊接。例如在第一阶段中通过用第一力而排挤出塑料层来确保覆盖层的接触并在第二阶段中借助第二力在覆盖层的区域中达到足够的电流密度。

按照该设备的一个设计，设置有一个控制装置，在第二阶段中可以通过该控制装置至少暂时地(例如在第一电流通路)提供用于焊接的电流的脉冲电流。因此在第二阶段可以减少焊接时出现喷溅的危险。控制装置例如这样设置，即，在第二阶段首先(例如，在施加第一力期间)产生第一脉冲电流，并且随后(例如，在施加第二力期间)产生第二脉冲电流。在此第一脉冲电流的脉冲的最大电流例如大于第二脉冲电流的脉冲的最大电流。例如，第一脉冲电流的脉冲比第二脉冲电流的脉冲更短。

按照该设备的一个设计，设置有用于提供第二电流通路的装置，其中第二电流通路至少包括第二焊接电极、至少部分的其他部件以及电桥，从而可以这样在第二焊接电极和部件之间形成接触区域，即，通过第二电流通路中的电流可以加热该接触区域。该设备因此特别适合于具有塑料层的夹芯板与一个或者多个其他部件的焊接，因为通过第二电流通路可以加热夹芯板的塑料层，因此可以在焊接前将其从焊接区域挤出。

如果设置有用于测量夹芯板的金属覆盖层之间的电阻的装置，可以以简单的方式确定这两个金属覆盖层是否已经具有相互间的金属接触。

金属覆盖层之间的接触可以用于对焊接方法的过程进行控制。例如设置有控制装置，该控制装置至少依赖于金属覆盖层之间的电阻的测量来控制在第一电流通路和/或第二电流通路中的电流。由此可以达到夹芯板的电阻焊接的进一步自动化和优化。

优选设置有一个控制装置，通过该控制装置可以在第一电流通路和/或第二电流通路中至少暂时地产生恒定电流和/或脉冲电流。特别有利的是，通过基本恒定的电流的调整可以控制并且能够重复再现地实施预热过程，而实际的电阻焊接可以通过脉冲电流的调整控制并且能够可重复再现地实施。

第二电流通路的电桥可以例如形成为接触电极，该接触电极和其他部件(或者多个其中的至少一个)接触，从而以简单的方式，例如通过对金属部件的挤压而使其与该金属部件相接触并且该电流通路可以用于提供预热电流。

优选设置有用于定位电桥的搬运系统(Handlingsystem)、龙门系统(Portalsystem)或机器人用于电桥的定位，从而电桥的位置可以使用所述其他部件上的任意位置，特别是和给定的焊接位置相关的位置，从而实现尽可能短的用于预热的电流路径。

通过使构造为接触电极的电桥相对于第二焊接电极以固定距离设置而且优选与其机械固定的连接，特别简单地完成了电桥在与金属部件处于接触的焊接电极附近的定位。随后，例如在焊接电极在其他部件上定位的情况下，接触电极自动地定位在其他部件上。

关于该设备其他有利的设计可参考对方法的实施方式及其优点的描述。

通过以上以及随后对于根据按照本发明方法的优选实施方式的方法步骤的描述，用于实施方法步骤的相应的装置通过本发明设备的优选实施方式而公开。同样地，通过用于实施方法步骤的装置的公开也公开了相应的方法步骤。

附图说明

下面根据实施例结合附图详细说明本发明。在附图中：

图1以示意性的截面图示出了根据现有技术在将板材与第一其他部件和第二其他部件焊接时熔核的形成；

图2a，b以示意性的截面图示出了根据现有技术将夹芯板与第一其他部件和第二其他部件焊接的方法；

图3a，b，c以示意性的截面图示出了在不同时间点根据本发明的方法的实施例；

图4示意性地示出了根据本发明的设备的实施例；

图5，6示意性地示出了根据本发明的方法在不同的实施例中电流和施加力定性的时间进程；

图7a，b示出了根据现有技术的焊接接头横截面和根据本发明的方法的一个实施例的焊接接头横截面。

具体实施方式

图1首先以示意性的截面图示出了根据现有技术在将薄板材2与第一金属部件4和第二金属部件6焊接时熔核1的形成。借助第一焊接电极8和第二焊接电极10，焊接连接通过电阻点焊(WPS)产生。该部件例如由钢构成。在此，第一焊接电极8和板材2接触。第二焊接电极10和部件6接触。部件4放置于板材2和部件6之间。通过在电流通路12中用于焊接的电流而形成熔核1，该电流通路包括第一焊接电极8，第二焊接电极10，板材2，第一部件4和第二部件6。如图所示，第一部件和第二部件4，6包含在熔核1中，因此包含焊接连接中。然而与部件4，6相比较薄的板材2并不包括在熔核1中，这另外可归因于板材2和部件4，6相对较大的厚度差异。

图2a，b以示意性的截面图示出了根据现有技术用于将夹芯板2与第一其他部件和第二其他部件4，6焊接的另一种方法。在此该夹芯板2包括两块以金属覆盖层2a和2c形式的板材以及放置在两者中间的热塑性塑料层2b。

如图2a所示，该布设方式基本上对应于图1所示的布设方式，其中相对于图1的区别在于，第一覆盖层2a和第一焊接电极8相接触以及第二覆盖层2c和第一部件4相接触。

因为热塑性塑料层2b是不导电的，必须将其从焊接区域挤出。为此例如将层2b在焊接区域加热并且从焊接区域中挤出。对此，板材2和部件4，6由焊接电极8，10用力挤压到一起，从而特别是由第一焊接电极8向板材2a施加如图所示的箭头14方向的力。然而可以看出，在这种情况下尽管熔核1包括夹芯板的板材2c但不包括板材2a。已证实的是，尽管在第二焊接电极10的区域中达到高电流密度，然而在第一电极8的区域中并没有达到。因此产生夹芯板2在部件4，6上的不完全连接，该连接不具有所期望的特性。

图3a，b，c以示意性的截面图仅示意性地示出了在不同时间点借助设备的一个实施例而实施的该方法的实施例。

图3a首先示出了图2已示出的起始点，即第一其他部件和第二其他部件4，6以及与其待焊接的夹芯板2的示意性的截面图。在此夹芯板2同样地包括两块以第一金属覆盖层2a和第二金属覆盖层2c形式的板材2a,2c以及放置在两者中间的热塑性塑料层2b。如同前述，部件4，6具有与板材2a，2c相比大很多的厚度。第一覆盖层2a同样和第一焊接电极8接触且第二覆盖层2c和第一部件4接触。第二焊接电极10在部件6背向板材2a以及第一部件4的一侧上和部件6接触。

如图3b所示，为了首先在第一板材2a和第二板材2c之间形成接触，在第一阶段，板材2a通过第一焊接电极8以第一力F₁挤压。该力由图3b中的箭头16示出。与此同时，加热热塑性塑料层2b，从而使该热塑性塑料层2b变软。这例如可通过加热焊接电极8，10或者通过外部加热元件加热夹芯板2来实现。然而优选通过预设有另外的电流通路用于加热夹芯板2的待焊接区域，该电流通路包括第二焊接电极10，至少部分地包括其他部件6和用于其他部件的电桥(参见图4)。通过在该第二电流通路中用于加热的电流来加热第二焊接电极10和其他部件6的接触区域，由此实现塑料层2b的软化。该第一力在此这样选择，即实现了将第一板材和第二板材2a，2c挤压到一起并且可以确保在板材2a，2c之间形成接触。如图3b示出的，由此焊接电极8的表面的形状部分地成型在板材2a上。为了形成工艺可靠的接触，第一力F₁优选暂时地保持恒定。

因此第一阶段是用来确保单个待焊接的层2a，2c之间有足够的接触，这通过加热层2b和足够的第一力16来实现。

在图3c中示出了用于焊接的方法的第二阶段。通过在第一电流通路12中用于焊接的电流实现了夹芯板2与部件4，6的实际焊接，其中形成了熔核1。在此优选使用脉冲电流来减少喷溅的形成(参见图5，6)。如箭头18所示，但却特别有别于图2b，在第一电流通路12中电流流动期间，通过第一焊接电极8至少暂时地对板材2a施加第二力F₂。力F₂优选暂时地保持恒定。第二力F₂在此小于第一力F₁。为了在焊接电极8，10上调整所期望的力，可以相应地预设有能够调节力的施加的装置。

在第二阶段用于焊接的电流流动期间，通过施加在板材2a上的、小于第一力F₁的第二力F₂，第一焊接电极8和板材2a之间的接触面因此缩小，这在图3c中通过在第一焊接电极8边缘区域中与板材2a的细小间隔而示出。这导致在和第一焊接电极8相接触的板材2a的区域中电流密度的增加。由此，熔核1基本上也将包括整个板材2a，因为通过增加的电流密度而以简单而低成本的方式实现了在板材2a的区域有足够的能量输入，从而实现了通过焊接将板材2a连接在其他层上，即板材2c和部件4，6上。

图4示意性的示出了用于将板材2a，2c和其他金属部件4，6电阻焊接的设备20的一个实施例。该设备例如适用于实施结合图3a-c所描述的方法。该设备20具有用于产生焊接接头的第一焊接电极8和第二焊接电极10。此外，具有电源22和电线24的设备20包括用于产生电流通路12的装置，这样可以将用于焊接的电流引导通过第一焊接电极8和第二焊接电极10。此外预设有用于施加力的装置26a，26b。通过装置26a，26b，在第一阶段中通过第一焊接电极8而对板材2a施加第一力F₁，而在第二阶段中在用于焊接的电流流过期间通过第一焊接电极8而对板材2a施加第二力F₂。在此，能够这样调整力，即，使第二力F₂小于第一力F₁。用于施加力的装置26a，26b可以例如包括一个设置用于施加不同力的焊钳。用于施加力的装置26a，26b可以还包括其他装置，从而在第一焊接电极以及第二焊接电极8，10上向板材2a或部件6的方向施加机械力。特别用于施加力的装置26a，26b可以还包括一个用于调整第一力和/或第二力F₁，F₂的控制装置。用于施加力的装置26a，26b还可以通过焊接机器人来实现。

设备20还包括一个可以提供脉冲电流的控制装置28。因此特别在第二阶段期间可以提供一个用于通过电流流动进行焊接的脉冲电流(参见图5，6)。

最后，具有电源22和电线24，30的设备20包括用于产生第二电流通路12a的装置。此外第二电流通路包括第二焊接电极10，至少部分的其他部件6和电桥32。在此，第二焊接电极10和部件6之间的接触区域这样形成，即，该接触区域可以通过在第二电流通路12a中的电流而加热。以此可以有效地实现对塑料层2b的加热，并且高效地实现了在第一阶段中通过第一力F₁来将板材2a，2c挤压到一起。

图5，6以示意性地示出了在使用根据本发明的方法的不同的实施例的过程中电流和施加力的定性时间进程的两个不同实施例。

图5示出了时间-电流或时间-力的图表40，其中x轴代表时间而y轴代表电流或者力。在此，电流以实线示出，而压力以虚线示出。此处该电流可以是在电流通路12中流动的用于焊接的电流，或者是在电流通路12a中流动的用于加热的电流。此处该压力是通过第一焊接电极8在板材2a上施加的力(参见图3,4)。从时间点t₀开始，例如图3a所示出的，在时间上从时间点t₀延续至时间点t₁的第一阶段42中，力首先增加至第一力F₁的数值并保持恒定。与此同时，将在包括电桥32、部件6和第二焊接电极的第二电流通路12a中的电流调整到数值I1并同样地保持恒定。通过在第二电流通路12a中的用于加热的电流使塑料层2b加热并软化，从而由于通过第一焊接电极8而施加的力F₁而将板材2a挤压到板材2c上(参见图3b)。在板材2a接触板材2c时，在时间点t₁断开用于加热的电流。这可以例如通过在对夹芯板2的覆盖层2a，2c之间的电阻的测量中测量出电阻的降低来确定。此外，在时间点t₁时力减小至力F₂。

在时间上从时间点t₁延续至时间点t₄的第二阶段44中，第一焊接电极施加在板材2a上的力在减小至F₂之后首先保持在F₂。在施加小于F₁的力F₂在板材2a上的过程中，在t₂至t₃的时间段内，在第一电流通路12中产生了一个用于焊接的脉冲电流，该电流通路包括第一焊接电极8和第二焊接电极10。在此，该脉冲电流(t₂至t₃)的最大电流大于用于加热的电流的最大电流(t₀至t₁)。该脉冲电流随后如图3c所示通过熔核1而起到焊接的作用，其中通过减小的施加力F₂形成了在第一焊接电极8和板材2a之间的、相较于第一阶段结束时缩小的接触面，这在板材2a的区域产生了高电流密度，从而实现了工艺可靠的焊接。焊接之后，通过第一焊接电极(和第二焊接电极)施加的力可以在时间点t₄被撤除。

图6示出了时间-电流或时间-力图表50的第二个例子，该例子示出了类似于就图5所描述的进程的、电流或力的时间进程。就此而言首先参阅图5。有别于图5，力在第一阶段52的结束时并不减小至第二力F₂，而是继续地保持恒定至第二阶段54中的时间点t₄。在板材2a，2c接触并断开加热用的电流后，在第二阶段54中的时间点t₂至t₃并且在施加有第一力F₁的期间，在第一电流通路12中产生了用于焊接的脉冲电流。随后，通过第一焊接电极8在第一板材2a上的施加力在时间点t₄从力F₁减小至力F₂，紧接着，在减小至力F₂的力施加的条件下，从时间点t₅至t₆期间产生了另一个用于焊接的脉冲电压，正如相关于图5所述。t₂至t₃期间的第一脉冲电流的最大电流I₃在此是小于t₅至t₆期间的第二脉冲电流的最大电流I₂。此外相较于第二脉冲电流，第一脉冲电流具有更短的脉冲并经过更短的时间间隔而产生。焊接之后，通过第一焊接电极(和第二焊接电极)的力施加可以在时间点t₇被撤除。

根据图6中的例证，对压力和电流的控制有如下优势，即可以实现焊接，其中在第二阶段54中不但可以(通过第一力F₁)到达高焊接力而且可以(在施加有第二力F₂期间通过用于焊接的电流)达到高电流密度。

图7a最后示出了根据现有技术与部件4焊接的夹芯板2的截面图。相反地，图7b示出了根据本发明的方法一种实施方式而与部件4焊接的夹芯板2的截面图。可以看出，在图7a中的根据现有技术的焊接接头中板材2a并没有被连接，而在图7b中可看出，板材2a连接在了板材2c和部件4上。

Claims (15)

1.一种用于将板材与金属的其他部件电阻焊接的方法，其中，所述板材通过电流通路中用于焊接的电流流动与所述其他部件焊接，所述电流通路包括所述板材、所述其他部件，第一焊接电极和第二焊接电极，其中，所述第一焊接电极和所述板材接触而且与所述第一焊接电极相对的所述第二焊接电极在所述其他部件背向所述板材的一侧上和所述其他部件接触，其特征在于，在第一阶段中至少通过所述第一焊接电极对所述板材至少暂时地施加第一力，并且在第二阶段中，至少通过第一焊接电极在用于焊接的电流流动期间至少暂时地对所述板材上施加第二力，其中，所述第二力小于所述第一力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述板材与金属的第一其他部件以及金属的第二其他部件焊接，其中，所述的第一其他部件放置于所述板材和所述第二其他部件之间，而且所述第二焊接电极在所述第二其他部件背向所述板材以及所述第一其他部件的一侧上和所述第二其他部件接触。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述板材是夹芯板的金属覆盖层，其中，所述夹芯板具有两个金属覆盖层和一个置于所述金属覆盖层之间的热塑性塑料层。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述第一阶段中，所述夹芯板的待焊接区域至少暂时地这样得到加热，即，使所述热塑性塑料层软化并且通过将所述覆盖层压在一起而将所述热塑性塑料层从焊接区域中排挤出，其中，通过在第一阶段中施加所述第一力而将所述夹芯板的覆盖层挤压在一起。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，设置有第二电流通路用于加热所述夹芯板的待焊接区域，所述第二电流通路包括所述第二电极、至少部分的所述其他部件和连接至所述其他部件的电桥并且通过所述第二电流通路中的用于加热的电流至少加热所述第二电极和所述其他部件的接触区域。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一阶段中用于加热的电流的最大电流小于所述第二阶段中用于焊接的电流的最大电流。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中，所述其他部件的厚度相对于所述板材的厚度的比值大于4，特别是大于5。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其中，所述用于焊接的电流流动的电流在所述第二阶段至少暂时是脉冲的。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中，在所述第二阶段中，在用于焊接的电流流动期间至少暂时地对所述板材首先施加所述第一力并随后施加所述第二力。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述第二阶段中在对所述板材施加所述第一力期间的所述用于焊接的电流的最大电流大于在所述第二阶段中在对所述板材施加所述第二力期间的所述用于焊接的电流流动的电流。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的方法，其中，所述第一力和/或所述第二力至少暂时地保持恒定。

12.一种特别根据权利要求1至11中任意一项所述的方法用于将板材(2，2a，2b)与金属的其他部件(4，6)电阻焊接的设备，所述设备具有：第一焊接电极(8)和用于形成焊接接头的第二焊接电极(10)，所述设备还具有用于提供电流通路(12)的装置(22,24)，所述装置引导用于焊接的电流至少经过所述第一焊接电极和所述第二焊接电极(8,10)，其特征在于，设置有用于施加力的装置(26a，26b)，从而在第一阶段(42，52)中至少通过所述第一焊接电极(8)来对所述板材(2，2a)至少暂时地施加有第一力(F₁)而且在第二阶段(44，54)中在用于焊接的电流流动期间至少通过所述第一焊接电极(8)对所述板材(2，2a)至少暂时施加有第二力(F₂)，其中所述第二力(F₂)小于所述第一力(F₁)。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述用于施加力的装置(26a，26b)设置用于，借助所述第一力(F₁)通过将覆盖层(2a，2c)挤压到一起而将已加热的、夹芯板(2)的设置于两个金属的所述覆盖层(2a,2c)之间的热塑性塑料层(2b)挤压出所述焊接区域。

14.根据权利要求12或13所述的设备，其中，设置有控制装置(28)，通过所述控制装置可以在所述第二阶段(44，54)期间至少暂时地提供用于焊接的电流的脉冲电流。

15.根据权利要求12至14中任意一项所述的设备，其中，设置有用于提供第二电流通路(12a)的装置(22，24，30)，其中，所述第二电流通路(12a)至少包括所述第二焊接电极(10)、至少部分的所述其他部件(6)和电桥(32)，从而可以在所述第二焊接电极(10)和所述其他部件(6)之间形成接触区域，所述接触区域可以通过在第二电流通路(12a)中的电流加热。