DE102007056335A1 - Welding of components by resistance spot welding, comprises setting welding electrode on connecting point provided with welding joint, applying thrust force on connecting point by the electrode, and welding the components with one another - Google Patents
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- B23K11/11—Spot welding
- B23K11/115—Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von zumindest zwei Bauteilen mittels Widerstandsschweißen, insbesondere Widerstandspunktschweißen, bei welchem zumindest eine Schweißelektrode auf eine mit einer Verschweißung zu versehenden Verbindungsstelle aufgesetzt und mittels der Schweißelektrode eine Druckkraft auf die Verbindungsstelle aufgebracht wird, wobei die Bauteile mittels eines über die Schweißelektrode zugeführten Schweißstromes miteinander verschweißt werden, während die Verbindungsstelle mit einer Schweißdruckkraft beaufschlagt wird.The The invention relates to a method for welding at least two Components by means of resistance welding, in particular resistance spot welding, in which at least one welding electrode on one with a weld to be provided joint placed and by means of the welding electrode, a pressing force on the Joint is applied, wherein the components by means of a the welding electrode supplied welding current be welded together while the joint is acted upon by a welding pressure force.
Beim Widerstandsschweißen erzeugt ein elektrischer Widerstand in einer Schweißzone bei einem elektrischen Stromdurchgang eine zum Schweißen erforderliche Wärme. Durch diese Wärme werden die zu verbindenden Bauteile bis zum Aufschmelzen erhitzt. Nach dem Stromfluss entsteht nach der Wiedererstarrung der Schmelze eine Schweißverbindung. Durch Zusammendrücken während und nach dem Stromfluss wird beim Widerstandsschweißen die Bildung einer innigen Verbindung der Bauteile unterstützt.At the Resistance welding generates an electrical resistance in a welding zone at an electrical current passage a heat required for welding. By this heat will be the components to be connected by Melting heated. After the current flow arises after re-solidification the melt a welded joint. By squeezing during and after the current flow is in resistance welding supports the formation of an intimate connection of the components.
Bekannt ist weiterhin das Widerstandspunktschweißen, bei welchem zwei Bauteile durch zwei gegenüberliegende Schweißelektroden an einzelnen Punkten aufeinander gedrückt werden. Ein zugeführter Schweißstrom erwärmt die zu verbindenden Bauteile an einer Verbindungsstelle aufgrund des Übergangswiderstandes punktförmig auf zumindest nahezu Schmelztemperatur.Known is still the resistance spot welding, in which two components through two opposite welding electrodes be pressed on each other at individual points. An incoming Welding current heats the components to be connected at a junction due to the contact resistance punctiform at least near melting temperature.
Dabei hat es sich als nachteilig erwiesen, dass das Widerstandspunktschweißen, angewandt auf jegliche Verbindungen mit flächenförmigem Kontakt in der Verbindungsebene, aufgrund eines geometrisch nicht bestimmten Strompfades im Bereich der Verbindungsstelle eine ungünstige Schmelzebildung bzw. Schweißlinsenentwicklung besitzt. Hierdurch entwickelt sich, insbesondere bei Blech-Hohlprofil-Verbindungen, die Schmelze zunächst in einem der Schweißelektrode zugewandten Bereich des Bleches und wandert mit zunehmender Prozesszeit in Richtung der Verbindungsebene. Daraus resultiert eine längere Schweißzeit, die Schweißelektrode wird stärker thermisch belastet, die Auflegierung ist größer und die Schweißpunktgeometrie wird in einem erheblichen Maße ungünstig verändert.there it has proved disadvantageous that resistance spot welding, applied to any compounds with sheetlike Contact in the connection plane, due to a geometric not certain current paths in the region of the junction an unfavorable Melting or welding lens development has. As a result, especially in the case of sheet-metal hollow-profile connections, the melt first in one of the welding electrode facing area of the sheet and migrates with increasing process time in the direction of the connection level. This results in a longer Welding time, the welding electrode becomes stronger thermally loaded, the alloy is larger and the weld spot geometry will be in a significant Dimensions changed unfavorably.
Bei Blech-Blech-Verbindungen dagegen entsteht die Schweißlinse bevorzugt in der Mitte der Verbindungsstelle und breitet sich von dort beidseitig aus. Im Prozessverlauf stellt sich dann ein thermisches Gleichgewicht zwischen der zugeführten Wärmemenge durch den Schweißstrom und der Wärmeableitung über die Bleche und die Elektroden ein. Das führt insbesondere bei unsymmetrischen Zwei- und Mehrblechverbindungen zur Verkleinerung des tragenden Schweißlinsenquerschnitts oder zur nicht vollständigen Verbindung aller Bleche.at Sheet-metal connections, however, creates the weld nugget preferably in the middle of the junction and spreads from there on both sides. In the course of the process, then a thermal Balance between the amount of heat supplied through the welding current and the heat dissipation over the sheets and the electrodes. That leads in particular for asymmetrical two and more sheet metal connections for reduction the carrying welding lens cross section or incomplete Connection of all sheets.
Aus
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In
der
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dessen Hilfe ein Herstellen einer Schweißverbindung mit verbesserter Güte ermöglicht wird.In front In this background, the invention is based on the object Specify method of the type mentioned, with the help producing a welded joint with improved quality is possible.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.These The object is achieved by a method according to Features of claim 1. The dependent claims relate particularly expedient developments of the invention.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zum Verschweißen von zumindest zwei Bauteilen mittels Widerstandsschweißen, insbesondere Widerstandspunktschweißen, vorgesehen, bei welchem die Druckkraft nach dem Aufsetzen der Schweißelektrode auf die Verbindungsstelle auf ein zumindest eines der Bauteile im Bereich der Verbindungsstelle plastisch verformendes Druckkraftmaximum gesteigert wird und bei welchem die Druckkraft nach Erreichen des Druckkraftmaximums reduziert wird, wobei der Verbindungsstelle erst bei oder nach Erreichen der vorgegebenen Schweißdruckkraft der Schweißstrom zugeführt wird. Durch die relativ hohe Elektrodenkraft während der Vorhaltezeit wird im Bereich der Verbindungsstelle ein kleiner Schweißbuckel erzeugt. Durch diesen Buckel wird der maximale Kontaktradius im Bereich der Verbindungsstelle zwischen den Bauteilen verkleinert, sodass der Engewiderstand in der Verbindungsebene deutlich erhöht und der Strompfad senkrecht durch die Verbindungs- bzw. Fügestelle definiert wird. Durch den erfindungsgemäßen Druckkraftverlauf wird das mechanische Hystereseverhalten der Verbindung für die Änderung der Kontaktbedingungen genutzt und eine Beeinflussung der Übergangswiderstände herbeigeführt werden. Weiterhin werden Oberflächenverschmutzungen und -unebenheiten harmonisiert. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet eine schnelle Wärmeentwicklung in der Verbindungsebene sowie einen schnellen, sicheren und reproduzierbaren Schweißprozess. Durch die verbesserte Schmelzeentstehung in der Verbindungsebene wird die thermische Belastung der Schweißelektroden reduziert und gleichzeitig die Standzeit der Schweißelektroden erhöht. Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hierbei die Ausnutzung des unterschiedlichen, insbesondere lokalen Beulverhaltens der Bauteile zur Verbesserung der Kontaktsituation im Bereich der Verbindungsstelle. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei sowohl mit einer einzigen einseitig auf eines der Bauteile einwirkenden Schweißelektrode als auch mit zwei beidseitig der zu verbindenden Bauteile angeordneten Schweißelektroden durchgeführt werden.According to the invention, a method for welding at least two components by means of resistance welding, in particular resistance spot welding, is provided, in which the compressive force is increased after placing the welding electrode on the connection point on a plastically deforming pressure force maximum at least one of the components in the region of the connection point and in which the Compressive force is reduced after reaching the maximum pressure force, wherein the joint is supplied only at or after reaching the predetermined welding pressure of the welding current. Due to the relatively high electrode force during the retention time, a small weld hump is generated in the region of the connection point. This hump reduces the maximum contact radius in the region of the connection point between the components, so that the eninge resistance in the connection plane is significantly increased and the current path is defined vertically through the connection or joint. The pressure force curve according to the invention makes use of the mechanical hysteresis behavior of the connection for changing the contact conditions and influencing the contact resistances. Furthermore, surface soiling and bumps are harmonized. The inventive method ensures rapid heat development in the connection level and a fast, safe and reproducible welding process. The improved melt formation in the joint plane reduces the thermal load on the welding electrodes and at the same time increases the service life of the welding electrodes. The essential feature of the method according to the invention is the utilization of the different, in particular local Beulverhaltens of the components to improve the contact situation in the region of the junction. The method according to the invention can be carried out both with a single welding electrode acting on one of the components on one side and with two welding electrodes arranged on both sides of the components to be connected.
Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mehr als zwei Bauteile miteinander verschweißt werden. Die plastische Verformung erfolgt jeweils in einem der Schweißelektrode zugewandten Bauteil. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Zwei- und Mehrblechverbindungen und Blech-Hohlprofil-Verbindungen mit einer einzigen Schweißvorrichtung verschweißt werden.there proves to be particularly advantageous that by means of the invention Process more than two components welded together become. The plastic deformation takes place in each case in one of the welding electrode facing component. By means of the invention Method can be both symmetric and unbalanced Two- and multi-sheet connections and sheet-metal hollow profile connections welded with a single welding device become.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens verbleibt die Druckkraft während eines Zeitabschnitts nach Erreichen des Druckkraftmaximums auf dem Druckkraftmaximum. Hierdurch wird eine definierte plastische Verformung in zumindest einem der Bauteile und dadurch eine Verbindungsstelle bzw. ein Schweißbuckel mit einem kleinen Kontaktradius und einem definierten Strompfad gewährleistet.According to one advantageous development of the invention Method remains the pressure force during a period of time after reaching the maximum pressure force on the maximum pressure force. As a result, a defined plastic deformation in at least one of the components and thereby a joint or a weld hump with a small contact radius and a defined current path guaranteed.
Eine vorteilhafte Beeinflussung der Prozesssicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch erreicht, dass die Druckkraft während eines Zeitabschnittes nach Erreichen der Schweißdruckkraft konstant gehalten wird. In vorteilhafter Weise erfolgt eine Reduzierung der Schweißdruckkraft erst nach Beendigung der Zufuhr des Schweißstromes.A advantageous influencing the process reliability of the invention Method is also achieved in that the compressive force during a Period of time after reaching the welding pressure constant is held. Advantageously, there is a reduction of Welding pressure force only after completion of the supply of welding current.
Eine verbesserte Schweißqualität und eine definierte Ausbildung einer die Bauteile verbindenden Schweißlinse wird auch dadurch erreicht, dass der Schweißstrom während eines Zeitabschnitts nach Erreichen eines Schweißstrommaximums auf dem Schweißstrommaximum verbleibt.A improved welding quality and a defined Formation of a weld nugget connecting the components is also achieved in that the welding current during a period of time after reaching a welding current maximum remains at the maximum welding current.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe Invention allows for numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is in the drawing and will be described below. These shows in
In
In
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- Anordnungarrangement
- 22
- Bauteilcomponent
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- Bauteilcomponent
- 44
- Schweißelektrodewelding electrode
- 55
- Schweißelektrodewelding electrode
- 66
- Verbindungsstellejunction
- 77
- Pfeilarrow
- 88th
- Schweißlinsenugget
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- Schweißelektrodewelding electrode
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- Schweißelektrodewelding electrode
- 1111
- Bauteilcomponent
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- Bauteilcomponent
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- Bauteilcomponent
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- Bauteilcomponent
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- Pfeilarrow
- 1616
- Verbindungsstellejunction
- 1717
- Pfeilarrow
- 1818
- Schweißbuckelweld projection
- 1919
- Pfeilarrow
- 2020
- Schweißlinsenugget
- 2121
- Pfeilarrow
- t0t0
- Zeitpunkttime
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- Zeitpunkttime
- t2t2
- Zeitpunkttime
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- t7t7
- Zeitpunkttime
- II
- Zeitabschnittperiod
- IIII
- Zeitabschnittperiod
- IIIIII
- Zeitabschnittperiod
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- Zeitabschnittperiod
- VV
- Zeitabschnittperiod
- VIVI
- Zeitabschnittperiod
- VIIVII
- Zeitabschnittperiod
- FF
- DruckkkraftDruckkkraft
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- Schweißstromwelding current
- FmaxFmax
- DruckkraftmaximumPressure force maximum
- ImaxImax
- SchweißstrommaximumWelding current maximum
- tt
- ZeitTime
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- DruckkraftverlaufPressure force curve
- I(t)I (t)
- SchweißstromverlaufWelding current course
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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DVS-Merkblätter Widerstandsschweißtechnik Düsseldorf: Deutscher Verlag für Schweißtechnik,1981,Bd.68,Teil III,S.25-27 vgl.S.27,Bild 7c |
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