CN106715029A - 用于夹层材料的电阻点焊的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及为一种用于使用第一电极4并使用相对的第二电极5将夹层材料与至少一个金属材料3电阻点焊的方法，夹层材料包含具有两个金属覆盖层2，2’的塑料芯层1，第一电极放置到金属材料的表面上，第二电极放置到设置在金属材料的背侧上的覆盖层的表面上，并且这样加热待焊接的区域，即，使塑料在待焊接的区域中软化并且通过电极的一起移动将软化的塑料从待焊接的区域中挤出，直到两个覆盖层接触，覆盖层随后在接触区域中通过经过第一和第二电极的电流流动与金属材料焊接。所提出的提供一种用于夹层材料的电阻点焊的方法以及具有有限的热影响区的简单结构的装置的目的通过权利要求1的特征来实现。

Description

用于夹层材料的电阻点焊的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于使用第一电极并且使用相对的第二电极来将夹层材料与至少一个金属材料电阻点焊的方法，该夹层材料包括带有两个金属覆盖层的塑料芯层，该第一电极放置到金属材料的表面上，该第二电极放置到设置在金属材料的背侧上的覆盖层的表面上，并且这样加热待焊接的区域，即，使待焊接的区域中的塑料软化，并且通过将电极一起移动将软化的塑料从待焊接的区域挤出，直到两个覆盖层接触，覆盖层随后在接触区域中通过经过第一和第二电极的电流流动与金属材料焊接。此外，本发明涉及一种用于将夹层材料与至少一个金属材料电阻点焊的装置，该装置包括至少一个具有第一电极的第一电极保持件和具有第二电极的相对的第二电极保持件、电流/电压源和电流引线,第一电极保持件和第二电极保持件能够互相相对于彼此移动。

背景技术

由不同材料组成的夹层材料兼具有不能由单层的材料提供的相反的多种性质。因此，特别是当塑料芯层的厚度设为大于金属覆盖层的厚度时，例如由具有两个金属覆盖层的塑料芯层组成的夹层材料具有能够与小重量的单一材料相比较的性质。迄今由于设置在金属覆盖层之间的以绝缘方式将两个金属覆盖层互相分开的塑料芯层，夹层材料与至少一个其他的金属材料的电阻点焊非常困难并且只能用高昂的设备花费来进行。从现有技术中已知这种类型的用于电阻点焊的方法。

德国公开文献DE 10 2011 109 708 A1公开了一种用于将夹心部件与另一金属部件电阻点焊的方法，其中第一电极放置在金属部件的表面上，并且第二电极相对地放置到夹层部件的表面上待焊接的位置上并且加热在待焊接的位置处的塑料，其中控制电极的温度，并且通过将电极一起移动将软化的塑料挤出待焊接的区域，直到夹心部件的覆盖层发生电接触。通过经这两个电极施加电流，在夹心部件的覆盖层和金属部件之间形成焊接连接。这里缺点在于，该方法具有非常长的处理时间并且相应的装置具有非常复杂的结构。

德国专利申请DE 10 2013 108 563 A1公开了一种用于将夹层部件与金属部件电阻点焊的方法，其中为了将夹层部件与金属部件焊接使用在两个电极之间的第二电路。在待焊接的位置上对塑料的加热通过第一电路进行，第一电路通过与第二电路相同的电流/电压源供应并且能够接通或断开。用于加热的电流供应紧贴在金属部件的表面上的电极并且将电流传导到金属部件中。电流从设置成与金属部件电接触的电流桥返回到电流/电压源。供应的电极和能够获取电流的电桥之间的距离或者路程可能选择为很大，由此引发的热会在这个距离上对夹层材料产生负面影响，例如会导致在该区域中的脱层。因此存在进一步改进的需求。

发明内容

由此出发，本发明的目的是提供一种用于对夹层材料电阻点焊的方法以及相应的装置，通过该装置可以实现具有有限的热影响区域的简单结构。

这类方法的目的通过如下方式实现：在金属材料的表面上相互相邻地设置的第一电极和接触体通过经过第一电极和接触体的电流流动加热在待焊接的区域中的塑料并且接触体通过由回馈电流的引线与第二电极的回馈电流的引线连接。

发明人已经确定，通过设置相邻地放置在金属材料的表面上的第一电极和接触体，其中通过经过第一电极和接触体的电流流动加热在待焊接的区域中的塑料，可以将在塑料加热期间的热影响区局部地限制在待焊接的区域。为了能够提供电流，接触体与第二电极的回馈电流的引线作为支线导电连接并且由此接通电路。

根据本发明的方法的第一设计方案，优选在的电流设置为低的情况下，电流保持恒定直到两个覆盖层接触。其优点在于，塑料不会加热太快并且基本上能抑制可能导致不期望的气泡形成的、在盖板的首次接触时的飞溅。取决于夹层材料和金属材料之间待焊接的结合，可以依靠经验实际确定电流。

根据本发明的方法的另一设计方案，在两个覆盖层接触之后，保持电流的流动并且基本上继续流过第一电极和第二电极以形成焊点。其优点在于，不需要额外的控制元件或额外的机械装置。

为了该类型的装置而设的目的通过如下方式实现：在第一电极保持件处设置接触体，其互相相邻地设置并且接触体通过回馈电流的引线与第二电极的回馈电流的引线电连接。

如上所述，通过互相相邻设置的第一电极保持件或第一电极和接触体，可以将在塑料加热期间的热影响区限制在待焊接的区域并且有效地防止了在围绕焊接区域的区域中的夹层材料的脱层。优选地，接触体与第一电极保持件同轴地延伸。

根据本发明的装置的设计方案，接触体弹性地设置在第一电极保持件上。在无负载的弹性状态下，接触体突出于第一电极，从而通过相对于金属材料对第一电极保持件施加力使得接触体相对于第一电极保持件移动，直到第一电极与金属材料的表面接触。弹性的设置产生预应力，由此可以有利地确保接触体和整体材料之间的接触电阻随着弹簧的预应力的增加而变小。这可以防止接触体可能粘附在整体材料上。

根据本发明的装置的另一设计方案，在电极保持件和接触体之间设置不导电材料，特别是套筒，优选滑动套筒。由此可以有效地防止优选待回馈电流的第一电极和输出电流的接触体之间的短路。

在根据本发明的装置的另一设计方案中，接触体包括以环形地围绕第一电极的接触区域。优点在于，电流可以从第一电极出发径向地均匀地以接触区域的方向流动。替换性地，接触区域部分地围绕第一电极。例如，当例如在具有窄的接合凸缘的部件的情况下对焊接区域的接近受到限制时，可以使用该设计方案。接触区域的设计方案没有限制，因此可以个性化地适应规定的要求。

优选地，该装置成型为点焊钳，点焊钳可以简单地并且不用高花费的方式安装在常规的焊接机器人上。

附图说明

下面借助示出实施例的附图详细阐述本发明。相同的部件具有相同的附图标记。在图中：

图1a和1b以示意性剖面图示出了在根据本发明的方法的两个不同时间点的根据本发明的装置的第一实施例，

图2示出了根据本发明的装置的第二实施例的立体图；

图3示出了根据本发明的装置的第三实施例的立体图。

具体实施方式

图1a和1b以示意性剖面图示出了在根据本发明的方法进行过程中的两个不同的时间点上的根据本发明的装置的第一实施例。示出了夹层材料，其由塑料芯层(1)，优选由具有两个金属覆盖层(2,2')(优选是钢覆盖层)的热塑性的塑料芯层构成。塑料芯层的厚度优选大于金属覆盖层的厚度。夹层材料与金属材料(3)焊接，优选与钢材料焊接。为此设置与第一电极保持件(4')连接的第一电极(4)和相对的第二电极(5)，该第二电极又与第二电极保持件(5')连接，其中第一电极(4)放置到金属材料(3)的表面上，第二电极(5)放置到远离金属材料的金属覆盖层(2')的表面上。根据本发明的装置成型为点焊钳(10)，其具有带有两个钳臂(6)的C形形状，电极保持件(4'，5')设置在钳臂上。接触体(12)设置在第一电极保持件(4')处并且设置为邻近第一电极保持件(4')，其中接触体(12)与第一电极保持件(4')同轴地延伸并且接触体具有接触区域(13)，接触区域例如环形地围绕第一电极(4)。此外，提供了电流/电压源(11)和回馈电流的引线(7,8,9)，第一电极与回馈电流的引线(7)连接，第二电极(5)与回馈电流的引线(8)连接，它们形成焊接过程所需的电路。在接触体(12)和第二电极(5)的回馈电流的引线(8)之间设置另一回馈电流的引线(9)并且其用于产生支路，以便于在待焊接的区域中引起塑料的加热。为了避免短路，在第一电极保持件(4')和接触体(12)之间设置例如涂层或套筒形式的不导电材料(14)。

图1a示出了对在待焊接区域中的塑料加热的阶段。在此，第一电极(4)和接触体(12)的接触区域(13)放置在金属材料(3)的表面上。相反，第二电极(5)放置在远离金属材料的金属覆盖层(2')的表面上。通过接通电流，电流(由箭头表示)从电流/电压源(11)通过引入电流的引线(7)流动到与金属材料电接触的第一电极(4)。接触体(12)的接触区域(13)例如成型为环状并且同样与金属材料电接触，从而电流可以从第一电极(4)向接触区域(13)的方向上均匀径向地流动。由此，热影响区可以局部地限定在了待焊接的区域。通过与接触体(12)电连接的回馈电流的引线(9)，电流进一步流过通过支路，其中回馈电流的引线(9)与第二电极(5)的回馈电流的引线(8)电连接。电流通过第二电极(5)的电流引线(8)流回到电流/电压源(11)。上述基本上保持恒定的电流流动首先在金属材料(3)中引起加热。通过热传导，热量到达金属的覆盖片(2)，通过该覆盖片又将热量转移到塑料芯中。由于引起的热，待焊接区域中的塑料软化并通过将电极保持件(4'，5')一起移动而从待焊接区域挤出。

如果两个覆盖层(2,2')电接触，则开始根据图1b的焊接阶段，其中，在两个覆盖层(2,2')接触之后保持电流流动，并且其中电流继续通过第一和第二电极(4,5)流动以形成焊点(由箭头表示)。

图2以立体图示出了根据本发明的装置的第二实施例。用帽形轮廓成形的夹层材料与金属材料焊接，该金属材料例如作为在夹层材料的凸缘区域(17)中的垫片进行电阻点焊。加热和焊接阶段以与上述过程类似的方式进行。与第一实施例不同，接触体(12)通过弹簧(16)弹性地设置在第一电极保持件(4')上，其中止挡件(15)优选可以移动地(参见箭头)固定在第一电极保持件(4')上，从而由此能够个性化地调节接触体(12)的预应力。随着弹簧(16)的预应力增加，接触体(12)和单一材料(3)之间的接触电阻减小。由此可以防止接触体(12)在单一材料(3)上的可能的粘附。为了避免第一电极保持件(4')和接触体(12)之间的短路，在其之间设置不导电材料(14)，例如允许弹性设置的接触体(12)的相对运动而不损坏的套筒，优选滑动套筒。接触体(12)在其上部区域中包括例如一件式成型的突出部(12')，该突出部用于与例如成型为铜带的回馈电流的引线(9)形成电连接/连接，并且该回馈电流的引线又与第二电极(5)的回馈电流的引线(8)电连接。替换性地并且这里未示出地，接触体(12)的回馈电流的引线(9)可以设置为平行于第一电极(4)的输入电流的引线(7)。此外，接触体的接触区域(13)部分地围绕第一电极(4)。当焊接区域如在该实施例中示出的可接触性受到限制时，则优选地使用该实施例。

图3以立体图示出了根据本发明的装置的第三实施例。与第二实施例不同的是，接触体(12)具有部分地围绕第一电极(4)的接触区域(13)，该接触区域分为两个部分区域，由此可以调整出在第一电极(4)和接触体(12)的部分区域之间的电流的对称流动。这两个部分区域还对装置有积极的作用，因为当力施加到电极保持件(4'，5')时，根据本发明的装置对称地负载。

附图标记说明

1 塑料芯层

2，2' 金属覆盖层

3 金属材料

4 第一电极

4' 第一电极保持件

5 第二电极

5' 第二电极保持件

6 钳臂

7 第一电极的输入电流的引线

8 第二电极的反馈电流的引线

9 接触体的反馈电流的引线

10 点焊钳

11 电流/电压源

12 接触体

12' 突出部

13 接触区域

14 不导电的材料

15 止挡件

16 弹簧

17 凸缘区域

Claims (9)

1.一种用于将夹心材料与至少一个金属材料电阻点焊的方法，所述夹心材料包括带有两个金属覆盖层的塑料芯层，所述方法使用第一电极，所述第一电极放置到所述金属材料的表面上，并且使用相对的第二电极，所述第二电极放置到设置在金属材料的背侧上的覆盖层的表面上，并且这样加热待焊接的区域，即，使待焊接的区域中的塑料软化，并且通过将电极一起移动将软化的塑料从待焊接的区域挤出，直到两个覆盖层接触，所述覆盖层随后在接触区域中通过经过第一电极和第二电极的电流流动与金属材料焊接，

其特征在于，

设置为互相相邻并且放置在金属材料的表面上的所述第一电极和接触体，通过经过第一电极和接触体的电流流动加热在待焊接的区域中的塑料并且接触体通过回馈电流的引线与第二电极的回馈电流的引线电连接。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，

直到两个覆盖层接触，电流保持恒定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

在两个覆盖层接触后保持电流的流动并且为了形成焊点，电流经过基本上第一电极和第二电极继续流动。

4.一种用于将夹心材料与至少一个金属材料(3)电阻点焊的装置，所述装置包含：至少一个具有第一电极(4)的第一电极保持件(4')和具有第二电极(5)的相对的第二电极保持件(5')、电流/电压源(11)和电流引线(7，8，9),第一电极保持件和第二电极保持件能够互相相对移动，所述装置特别是执行根据权利要求1到3的方法的装置，

其特征在于，在第一电极保持件(4')上设置接触体(12)，接触体与第一电极保持件设置为互相相邻并且接触体(12)通过回馈电流的引线(9)与第二电极(5)的回馈电流的引线(8)电连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述接触体(12)与第一电极保持件(4')同轴地延伸。

6.根据权利要求4或5中所述的装置，其特征在于，

所述接触体(12)弹性地设置在第一电极保持件(4')上。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的装置，其特征在于，

在第一电极保持件(4')和所述接触体(12)之间设置不导电材料(14)，特别是涂层或套筒，优选滑动套筒。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的装置，其特征在于，

所述接触体(12)具有接触区域(13)，所述接触区域包围在环形地或部分地包围所述第一电极(4)。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的装置，其特征在于，

所述装置成型为点焊钳(10)。