-
Querverweis auf verwandte Anmeldungen
-
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
chinesischen Patentanmeldung Nr. 201010182011.8 , eingereicht am 21. Mai 2010, welche hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenlegung betrifft allgemein ein Schweißsystem.
-
Hintergrund
-
Schweißen kann verwendet werden, um zwei oder mehrere Metallsubstrate zu fügen. Im Allgemeinen kann Schweißen umfassen, dass ein Werkstück, z. B. die zwei oder mehreren zu fügenden Metallsubstrate, zwischen zwei Elektroden mit einer Kraft eingespannt wird und ein elektrischer Strom für eine Dauer von einer Elektrode durch das Werkstück hindurch zu der zweiten Elektrode geleitet wird, um dadurch einen Stromkreis zu schließen. Der elektrische Strom bewirkt, dass sich auf Grund des elektrischen Widerstandes, ausreichend Wärme an einer Kontaktgrenzfläche zwischen den Metallsubstraten entwickelt, um die Kontaktgrenzfläche teilweise und momentan zu schmelzen und eine Schweißlinse, z. B. eine Schweißnaht, zu bilden. Die zuvor erwähnte Wärmeentwicklung kann auch einen schrittweisen Anstieg der Temperatur jeder Elektrode bewirken, da Wärme während der Schweiß- und Kühlzyklen von dem Werkstück weg abgeführt wird.
-
Da jede Elektrode sowohl einer Kraft als auch einem elektrischen Strom während des Schweißens unterworfen ist, kann jede Elektrode thermische und mechanische Auslenkungen erfahren, deren Ausmaß zunimmt, wenn sich eine Dicke des Werkstückes verringert. Daher können bereits nach wenigen Schweißzyklen von Metallsubstraten mit dünner Stärke die Elektroden die Form ändern. Solch eine Änderung in der Form kann das Klemmvermögen der Elektroden und/oder die elektrische Stromdichte herabsetzen, die über die Elektroden übertragbar ist. Und solche Herabsetzungen können wiederum einen frühen Austausch und/oder ein Ausbessern, z. B. Schleifen, der Elektroden erforderlich machen.
-
Zusammenfassung
-
Ein Schweißsystem umfasst eine erste Elektrode, ein erstes Metallsubstrat, das eine erste Schmelzpunkttemperatur aufweist, und ein zweites Metallsubstrat, das eine zweite Schmelzpunkttemperatur aufweist. Das zweite Metallsubstrat ist benachbart zu und in Kontakt mit dem ersten Metallsubstrat angeordnet, um eine Kontaktgrenzfläche dazwischen zu definieren. Das Schweißsystem umfasst ferner eine zweite Elektrode, die von der ersten Elektrode beabstandet und in elektrisch leitfähiger Beziehung mit dem zweiten Metallsubstrat angeordnet ist. Darüber hinaus umfasst das Schweißsystem ein flexibles Band, das zwischen und in elektrisch leitfähiger Beziehung mit jedem von der ersten Elektrode und dem ersten Metallsubstrat angeordnet ist, wobei das flexible Band aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist und eine Schmelzpunkttemperatur aufweist, die größer als oder gleich jede/r von der ersten Schmelzpunkttemperatur und der zweiten Schmelzpunkttemperatur ist.
-
Das Schweißsystem maximiert eine Betriebslebensdauer einer jeden von der ersten Elektrode und zweiten Elektrode. Das heißt, das flexible Band lässt sowohl zu, dass sich Wärme an der Kontaktgrenzfläche zwischen dem ersten Metallsubstrat und dem zweiten Metallsubstrat entwickelt, und schützt auch sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode vor übermäßiger Wärme, um eine Elektrodenalterung zu minimieren. Daher minimiert das Schweißsystem auch den/das Elektrodenaustausch und -ausbessern. Ferner minimiert das Schweißsystem eine Menge an elektrischem Strom, die erforderlich ist, um eine gewünschte Größe einer Schweißnaht zu bilden, und hat Schweißnähte zur Folge, die ein/e exzellentes Aussehen und Schweißnahtfestigkeit aufweisen. Als solches minimiert das Schweißsystem die Zwischenprüfung und/oder die zeitaufwändige Reparatur von unstimmigen Schweißnähten auf Grund von Elektrodenverformung und verlängert die Elektrodenbetriebslebensdauer für Anwendungen, die Schweißnähte erfordern, welche z. B. zwischen Metallsubstraten mit dünner Stärke und dicker Stärke gebildet werden.
-
Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenlegung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Offenlegung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Schweißsystems, das zwei Metallsubstrate umfasst, die während der Bildung einer Schweißnaht zwischen zwei Elektroden angeordnet sind, wobei ein flexibles Band zwischen und in elektrisch leitfähiger Beziehung mit jedem von der ersten Elektrode und dem ersten Metallsubstrat angeordnet ist;
-
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Variante des Schweißsystems von 1, das ein zusätzliches flexibles Band umfasst, welches zwischen und in Kontakt mit sowohl der ersten Elektrode als auch dem flexiblen Band von 1 angeordnet ist; und
-
3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Variante des Schweißsystems von 1, welches das zusätzliche flexible Band umfasst, welches zwischen und in Kontakt mit jedem von einer zweiten Elektrode und einem zweiten Metallsubstrat angeordnet ist.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Unter Bezugnahme auf die Fig., in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente bezeichnen, ist ein Schweißsystem allgemein bei 10 in 1 gezeigt. Das Schweißsystem 10 kann zum Bilden einer Schweißnaht, welche allgemein bei 12 in 1 gezeigt ist, verwendbar sein, um dadurch zwei oder mehrere Metallsubstrate 14, 16 zu fügen. Das Schweißsystem 10 kann z. B. zum Fügen von zwei oder mehreren Metallsubstraten 14, 16 mittels Widerstandspunktschweißen oder Klebschweißen verwendbar sein, wie nachfolgend in größerem Detail dargelegt. Das Schweißsystem 10 kann daher für Anwendungen wie z. B. Kraftfahrzeuganwendungen, die eine starke Schweißnaht 12 erfordern, anwendbar sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
-
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Schweißsystem 10 ein erstes Metallsubstrat 14, das eine erste Schweißpunkttemperatur 18 aufweist. Das erste Metallsubstrat 14 kann ein beliebiges geeignetes Metall sein. Das erste Metallsubstrat 14 kann z. B. aus der Gruppe aus Stahl und Aluminium einschließlich Legierungen daraus gewählt sein. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „erste Schmelzpunkttemperatur 18” auf eine Temperatur, bei der sich das erste Metallsubstrat 14 von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand ändert, d. h., die Temperatur, bei der das erste Metallsubstrat 14 schmilzt. Ferner kann das erste Metallsubstrat 14 eine erste Dicke 20 aufweisen. Die erste Dicke 20 des ersten Metallsubstrats 14 kann z. B. etwa 0,2 mm bis etwa 6 mm betragen.
-
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 umfasst das Schweißsystem 10 auch ein zweites Metallsubstrat 16, das eine zweite Schmelzpunkttemperatur 22 aufweist. Das zweite Metallsubstrat 16 kann ebenfalls ein beliebiges geeignetes Metall sein. Das zweite Metallsubstrat 16 kann z. B. aus der Gruppe aus Stahl und Aluminium einschließlich Legierungen daraus gewählt sein. Ferner kann das zweite Metallsubstrat 16 aus dem gleichen oder einem anderen Metall gebildet sein als/wie das erste Metallsubstrat 14. Das heißt, das Schweißsystem 10 kann zum Fügen gleichartiger oder verschiedenartiger Metalle verwendbar sein. Daher kann die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 die gleiche wie oder anders als die erste Schmelzpunkttemperatur 18 sein. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „zweite Schmelzpunkttemperatur 22” auf eine Temperatur, bei der sich das zweite Metallsubstrat 16 von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand ändert, d. h., die Temperatur, bei der das zweite Metallsubstrat 16 schmilzt. Ferner kann das zweite Metallsubstrat 16 eine zweite Dicke 24 aufweisen. Die zweite Dicke 24 des zweiten Metallsubstrats 16 kann z. B. etwa 0,2 mm bis etwa 6 mm betragen.
-
Die zweite Dicke 24 des zweiten Metallsubstrats 16 kann größer als oder gleich wie die erste Dicke 20 sein. Das heißt, unter Bezugnahme auf 1, das erste Metallsubstrat 14 kann dünner sein als das zweite Metallsubstrat 16. Ferner kann ein Verhältnis der ersten Dicke 20 zu der zweiten Dicke 24 größer als oder gleich etwa 1:2 sein. Beispielsweise kann das erste Metallsubstrat 14 eine erste Dicke 20 von etwa 0,7 mm aufweisen und das zweite Metallsubstrat 16 kann eine zweite Dicke 24 von etwa 2 mm aufweisen. Das Schweißsystem 10 von 1 kann daher zum Fügen eines vergleichsweise dünneren Metallsubstrats an ein dickeres Metallsubstrat verwendbar sein, um z. B. eine Dünn/dick-Fügestelle zu bilden.
-
Wie in 1 gezeigt, ist das zweite Metallsubstrat 16 benachbart zu und in Kontakt mit dem ersten Metallsubstrat 14 angeordnet, um eine Kontaktgrenzfläche 26 dazwischen zu definieren. Das heißt, das erste Metallsubstrat 14 und das zweite Metallsubstrat 16 können übereinander zusammen angeordnet sein, um ein Werkstück 28 zu bilden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Kontaktgrenzfläche 26” auf einen Kontaktpunkt zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16, der z. B. bei höheren Temperaturen als sowohl die erste Schmelzpunkttemperatur 18 als auch die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 momentan schmilzt, um dadurch die Schweißnaht 12 zu bilden, wie unten stehend in größerem Detail dargelegt.
-
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 umfasst das Schweißsystem 10 ferner eine erste Elektrode 30. Die erste Elektrode 30 kann von dem ersten Metallsubstrat 14 beabstandet sein und kann in Bezug auf das erste Metallsubstrat 14 bewegbar sein. Das heißt, die erste Elektrode 30 kann mit einem Arm (nicht gezeigt) oder einem anderen Element verbunden sein, der/das ausgebildet ist, um die erste Elektrode 30 in der Nähe des ersten Metallsubstrats 14 zu positionieren. Die erste Elektrode 30 kann z. B. eine durch einen Servomotor angetriebene bewegbare Elektrode 30 sein.
-
Darüber hinaus kann die erste Elektrode 30 ein distales Ende 32 aufweisen, das sowohl zum Übertragen eines elektrischen Stroms, d. h., eines Schweißstroms (durch das Symbol 34 in 1 bezeichnet), der von einer Leistungsquelle (nicht gezeigt) geliefert wird, zu dem, als auch zum Anwenden einer Klemmkraft (durch Pfeil 36 in 1 bezeichnet) auf das Werkstück 28 ausgebildet ist. Die erste Elektrode 30 kann daher aus einem beliebigen geeigneten elektrisch leitfähigen Material wie z. B. Kupfer gebildet sein und kann eine beliebige geeignete Form aufweisen. Die erste Elektrode 30 kann z. B. als eine B-Nasen- oder A-Nasenelektrode gelten.
-
Unter neuerlicher Bezugnahme auf 1 kann das Schweißsystem 10 auch eine zweite Elektrode 38 umfassen, die von der ersten Elektrode 30 beabstandet und in elektrisch leitfähiger Beziehung mit dem zweiten Metallsubstrat 16 angeordnet ist. Das heißt, die zweite Elektrode 38 kann von der ersten Elektrode 30 beabstandet sein, um so das Anordnen des Werkstückes 28 zwischen sowohl der ersten Elektrode 30 als auch der zweiten Elektrode 38 zuzulassen, sodass die zweite Elektrode 38 den Schweißstrom 34 zu dem zweiten Metallsubstrat 16 leiten kann. Die zweite Elektrode 38 kann z. B. benachbart zu und in Kontakt mit dem zweiten Metallsubstrat 16 angeordnet sein. Ferner kann die zweite Elektrode 38 auch fest oder bewegbar in Bezug auf das zweite Metallsubstrat 16 sein und kann mit einem Arm (nicht gezeigt) oder einem anderen Element verbunden sein, der/das ausgebildet ist, um die zweite Elektrode 38 benachbart zu und in Kontakt mit dem zweiten Metallsubstrat 16 zu positionieren. Zum Beispiel kann die zweite Elektrode 38 eine durch einen Servomotor angetriebene bewegbare Elektrode 38 sein.
-
Und unter Bezugnahme auf 1 kann die zweite Elektrode 38 ein distales Ende 40 aufweisen, das sowohl zum Übertragen des elektrischen Stroms, d. h., des Schweißstroms 34 zu dem, als auch zum Anwenden einer Klemmkraft 36 auf das Werkstück 28 ausgebildet ist. Daher kann auch die zweite Elektrode 38 aus einem beliebigen geeigneten elektrisch leitfähigen Material wie z. B. Kupfer gebildet sein. Ferner kann die zweite Elektrode 38 eine beliebige geeignete Elektrode sein und kann eine Form aufweisen, die der ersten Elektrode 30 ähnlich oder verschieden davon ist. Das heißt, wenngleich sie in 1 mit einer ähnlichen Form wie die erste Elektrode 30 gezeigt ist, kann die zweite Elektrode 38 eine andere Form als die erste Elektrode 30 aufweisen und kann als eine B-Nasen- oder A-Nasenelektrode gelten.
-
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 umfasst das Schweißsystem 10 auch ein flexibles Band 42, das zwischen und in elektrisch leitfähiger Beziehung mit sowohl der ersten Elektrode 30 als auch dem ersten Metallsubstrat 14 angeordnet ist. Das heißt, das flexible Band 42 kann in einer Beziehung mit sowohl der ersten Elektrode 30 als auch dem ersten Metallsubstrat 14 angeordnet sein, um so den Schweißstrom 34 zwischen der ersten Elektrode 30 und dem ersten Metallsubstrat 14 zu leiten. Das flexible Band 42 kann z. B. zwischen sowohl der ersten Elektrode 30 als auch dem ersten Metallsubstrat 14 angeordnet sein und mit diesen in Kontakt stehen.
-
Das flexible Band 42 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet und weist eine Schmelzpunkttemperatur 44 auf, die größer als oder gleich wie sowohl die erste Schmelzpunkttemperatur 18 als auch die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 ist. Das heißt, das flexible Band 42 kann aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein, das den Fluss des Schweißstroms 34 zwischen der ersten Elektrode 30 und dem ersten Metallsubstrat 14 nicht behindert, d. h. isoliert. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das flexible Band 42 aus einem Material gebildet sein, welches aus der Gruppe gewählt ist, die Kupfer, Aluminium, Stahl, Silber, Gold und Titan einschließlich Legierungen und Kombinationen daraus umfasst. Und da die Schmelzpunkttemperatur 44 des flexiblen Bandes 42 größer als oder gleich wie sowohl die erste Schmelzpunkttemperatur 18 des ersten Metallsubstrats 14 als auch die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 des zweiten Metallsubstrats 16 ist, schmilzt das flexible Band 42 nicht, bevor jedes von dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 schmilzt. Daher kann das flexible Band 42 den Schweißstrom 34 von der ersten Elektrode 30 zu dem ersten Metallsubstrat 14 leiten, ohne zu schmelzen, um dadurch das momentane Schmelzen an der Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 zu fördern.
-
Das flexible Band 42 kann biegsam, d. h. nicht starr, sein, um zwischen und in elektrisch leitfähiger Beziehung mit, z. B. in Kontakt mit, sowohl der ersten Elektrode 30 als auch dem ersten Metallsubstrat 14 positionierbar zu sein. Das heißt, das flexible Band 42 kann in Kontakt mit dem vergleichsweise dünneren ersten Metallsubstrat 14 angeordnet sein, wie oben dargelegt. In einer Variante kann das flexible Band 42 entlang der ersten Elektrode 30 linear translatorisch verschiebbar sein. Das heißt, das in 1 schematisch gezeigte flexible Band 42 kann ein Bandstreifen, z. B. ein Streifen oder eine Folie sein, der/die um eine Vielzahl von Spulen 46, 48 gewickelt ist. Im Betrieb kann das flexible Band 42 von einer ersten Spule 46 abgewickelt, sich entlang des distalen Endes 32 der ersten Elektrode 30 in die Richtung des Pfeils 50 in 1 linear translatorisch verschieben, und dann wieder auf eine zweite Spule 48 gewickelt werden. Daher kann das flexible Band 42 je nach Bedarf für einen neuen Kontakt mit sowohl der ersten Elektrode 30 als auch dem ersten Metallsubstrat 14 translatorisch verschoben werden.
-
Wie in 1 gezeigt, kann das flexible Band 42 eine geringere Dicke 52 aufweisen als die erste Dicke 20 des ersten Metallsubstrats 14. Das flexible Band 42 kann z. B. eine Dicke 52 von etwa 0,1 mm bis etwa 0,4 mm aufweisen. In einer Variante für Anwendungen, die das erste Metallsubstrat 14 umfassen, welches dünner ist als das zweite Metallsubstrat 16, kann das flexible Band 42 eine Dicke 52 von etwa 0,2 mm aufweisen.
-
Wie in 1 gezeigt, kann das Schweißsystem 10 auch die Schweißnaht 12 umfassen, die an der Kontaktgrenzfläche 26 angeordnet ist, wobei das erste Metallsubstrat 14 und das zweite Metallsubstrat 16 gefügt sind. Das heißt, die Schweißnaht 12 kann sich auf Grund der Wärmeentwicklung von dem Widerstand gegen den Schweißstrom 34 in jedem von dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 bilden. Da die Kontaktgrenzfläche 26 durch die Wärmeentwicklung momentan schmilzt, kann sich die Schweißnaht 12 bilden, um so das erste Metallsubstrat 14 und das zweite Metallsubstrat 16 zu fügen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Schweißnaht 12 eine Widerstandspunktschweißnaht 12 oder eine klebgeschweißte Schweißnaht sein.
-
Ohne zu beabsichtigen, durch eine Theorie eingeschränkt zu sein, und mit Bezugnahme auf 1 beschrieben, kann das flexible Band 42 zwei zusätzliche Kontaktgrenzflächen 54, 56 für das Schweißsystem 10 bereitstellen. Im Spezielleren kann das flexible Band 42 zusätzlich zu der Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 zwei zusätzliche Kontaktgrenzflächen 54, 56 zwischen der ersten Elektrode 30 und dem ersten Metallsubstrat 14 bereitstellen. Da der elektrische Widerstand an jeder Kontaktgrenzfläche 26, 54, 56 hoch ist, bewirkt der Schweißstrom 34, der von der ersten Elektrode 30 zu dem flexiblen Band 42, durch das flexible Band 42 hindurch zu dem ersten Metallsubstrat 14 und durch das erste Metallsubstrat 14 hindurch zu dem zweiten Metallsubstrat 16 fließt, dass die Temperatur an jeder Kontaktgrenzfläche 26, 54, 56 des Schweißsystems 10 ansteigt. Wenn die Temperatur die erste Schmelzpunkttemperatur 18 und die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 erreicht, schmilzt die Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 momentan, um so die Schweißnaht 12 zu bilden. Und da die Schmelzpunkttemperatur 44 des flexiblen Bandes 42 größer als oder gleich wie sowohl die erste Schmelzpunkttemperatur 18 als auch die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 ist, wird die Wärmeableitung an der Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 durch das das flexible Band 42 abgeschirmt. Demzufolge kann die Temperatur an der Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 im Vergleich zu der Temperatur der zusätzlichen Kontaktgrenzflächen 54, 56 zwischen der ersten Elektrode 30 und dem ersten Metallsubstrat 14, die durch das das flexible Band 42 bereitgestellt sind, relativ schnell ansteigen.
-
Daher kann für einen gegebenen Schweißstrom 34 eine Größe der Schweißnaht 12, die durch das Schweißsystem 10, welches das flexible Band 42 umfasst, gebildet wird, größer sein als eine Größe einer Schweiß naht (nicht gezeigt), die ohne das Vorhandensein des flexiblen Bandes 42 gebildet wird. Infolgedessen kann der Schweißstrom 34 zu dem Schweißsystem 10 reduziert werden, ohne die gewünschte Größe und/oder die Schweißnahtfestigkeit der Schweißnaht 12 zu beeinträchtigen. Darüber hinaus kann eine Reduktion des Schweißstroms 34 eine Temperatur der ersten Elektrode 30 verringern und demzufolge die Lebensdauer der ersten Elektrode 30 maximieren. Das heißt, die erste Elektrode 30 kann gegebenenfalls nicht so leicht thermisch und/oder mechanisch altern. Daher kann die erste Elektrode 30 gegebenenfalls kein häufiges Ausbessern, z. B. Schleifen, erfordern, um eine gewünschte Form der ersten Elektrode 30 aufrechtzuerhalten und/oder Gestaltänderungen der Form der ersten Elektrode 30, z. B. ein Aufpilzen, zu minimieren. Daher kann das Schweißsystem 10 insbesondere zum Fügen eines relativ dünnen ersten Metallsubstrats 14 und eines relativ dicken zweiten Metallsubstrats 16 verwendbar sein.
-
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2 kann das Schweißsystem 10 in einer weiteren Variante ferner ein zusätzliches flexibles Band 58 umfassen. Das zusätzliche flexible Band 58 kann aus dem gleichen oder einem anderen Material gebildet sein wie/als das oben dargelegte flexible Band 42. Das heißt, das zusätzliche flexible Band 58 kann aus Materialien wie z. B. Stahl oder Titan einschließlich Legierungen daraus gebildet sein. Ferner kann das zusätzliche flexible Band 58 die gleiche oder eine andere Dicke 60 wie/als die Dicke 52 des oben dargelegten flexiblen Bandes 42 aufweisen. Die Dicke 60 des zusätzlichen flexiblen Bandes 58 kann z. B. etwa 0,1 bis etwa 0,4 mm betragen.
-
Wie in 2 gezeigt, kann das zusätzliche flexible Band 58 zwischen und in Kontakt mit sowohl der ersten Elektrode 30 als auch dem flexiblen Band 42 angeordnet sein. Das heißt, das zusätzliche flexible Band 58 kann zwischen der ersten Elektrode 30 und dem flexiblen Band 42 angeordnet sein, um so eine zusätzliche elektrisch leitfähige Schicht und eine weitere Kontaktgrenzfläche 62 zwischen der ersten Elektrode 30 und dem ersten Metallsubstrat 14 bereitzustellen. Das zusätzliche flexible Band 58 kann ebenfalls biegsam sein, um so entlang der ersten Elektrode 30 linear translatorisch verschiebbar zu sein. Das heißt, das zusätzliche flexible Band 58 kann ebenfalls ein Bandstreifen, z. B. ein Streifen oder eine Folie sein, der/die um die Vielzahl von Spulen 46, 48 gewickelt ist. Im Betrieb kann das zusätzliche flexible Band 58 von einer ersten Spule 46 abgewickelt, sich entlang des distalen Endes 32 der ersten Elektrode 30 in die Richtung des Pfeils 50 in 2 linear translatorisch verschieben, und dann wieder auf die zweite Spule 48 gewickelt werden. Daher kann sich das zusätzliche flexible Band 58 je nach Bedarf für einen neuen Kontakt mit sowohl der ersten Elektrode 30 als auch dem flexiblen Band 42 translatorisch verschieben.
-
In einer weiteren, mit Bezugnahme auf 3 beschriebenen, Variante kann das zusätzliche flexible Band 58 zwischen und in Kontakt mit sowohl der zweiten Elektrode 38 als auch dem zweiten Metallsubstrat 16 angeordnet sein. Das heißt, das zusätzliche flexible Band 58 kann zwischen der zweiten Elektrode 38 und dem zweiten Metallsubstrat 16 angeordnet sein, um so eine zusätzliche elektrisch leitfähige Schicht und zwei weitere Kontaktgrenzflächen 64, 66 zwischen der zweiten Elektrode 38 und dem zweiten Metallsubstrat 16 bereitzustellen. Und wenngleich das zusätzliche flexible Band 58 mit der zweiten Elektrode 38 über eine beliebige geeignete Weise in Kontakt stehen kann, kann das zusätzliche flexible Band 58 in einem Beispiel um eine zweite Vielzahl von Spulen 68, 70 gewickelt sein. Im Spezielleren kann das zusätzliche flexible Band 58 von einer dritten Spule 68 abgewickelt, sich entlang des distalen Endes 40 der zweiten Elektrode 38 in die Richtung des Pfeils 50 in 3 linear translatorisch verschieben, und dann wieder auf eine vierte Spule 70 gewickelt werden. Daher kann sich das zusätzliche flexible Band 58 je nach Bedarf für einen neuen Kontakt mit sowohl der zweiten Elektrode 38 als auch dem zweiten Metallsubstrat 16 translatorisch verschieben.
-
Ferner kann das Schweißsystem 10, wenngleich nicht gezeigt, eine beliebige Anzahl von zusätzlichen flexiblen Bändern 58 umfassen. Es kann z. B., wenngleich nicht gezeigt, ein zusätzliches flexibles Band 58 zwischen der ersten Elektrode 30 und dem flexiblen Band 42 angeordnet sein, während ein zusätzliches flexibles Band 58 zwischen der zweiten Elektrode 38 und dem zweiten Metallsubstrat 16 angeordnet sein kann. Alternativ kann, wenngleich nicht gezeigt, ein zusätzliches flexibles Band 58 zwischen der ersten Elektrode 30 und dem flexiblen Band 42 angeordnet sein, während zwei zusätzliche flexible Bänder 58 zwischen der zweiten Elektrode 38 und dem zweiten Metallsubstrat 16 geschichtet sein können.
-
Ohne zu beabsichtigen, durch eine Theorie eingeschränkt zu sein, und mit Bezugnahme auf die 2 und 3 kann das zusätzliche flexible Band 58 auch die Anzahl der Kontaktgrenzflächen 26, 54, 56, 62 (2), 64, 66 (3) für das Schweißsystem 10 erhöhen. Das heißt, zusätzlich zu der Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16, kann das zusätzliche flexible Band 58 eine weitere Kontaktgrenzfläche 62 (2) zwischen der ersten Elektrode 30 und dem flexiblen Band 42 und/oder zwischen der zweiten Elektrode 38 und dem zweiten Metallsubstrat 16, z. B. die Kontaktgrenzflächen 64, 66 in 3, bereitstellen.
-
Unter Bezugnahme auf 2 bewirkt der Schweißstrom 34, der von der ersten Elektrode 30 zu dem zusätzlichen flexiblen Band 58, durch das zusätzliche flexible Band 58 hindurch zu dem flexiblen Band 42, durch das flexible Band 42 hindurch zu dem ersten Metallsubstrat 14 und durch das erste Metallsubstrat 14 hindurch zu dem zweiten Metallsubstrat 16 fließt, da der elektrische Widerstand an jeder Kontaktgrenzfläche 54, 62, 56 hoch ist, dass die Temperatur an jeder Kontaktgrenzfläche 54, 62, 56, 26 des Schweißsystems 10 ansteigt. Gleichermaßen, wie mit Bezugnahme auf 3 beschrieben, bewirkt der Schweißstrom 34, der von der ersten Elektrode 30 zu dem flexiblen Band 42, durch das flexible Band 42 hindurch zu dem ersten Metallsubstrat 14, durch das erste Metallsubstrat 14 hindurch zu dem zweiten Metallsubstrat 16, durch das zweite Metallsubstrat 16 hindurch zu dem zusätzlichen flexiblen Band 58 und durch das zusätzliche flexible Band 58 hindurch zu der zweiten Elektrode 38 fließt, da der elektrische Widerstand an jeder Kontaktgrenzfläche 54, 56, 26, 64, 66 hoch ist, dass die Temperatur an jeder Kontaktgrenzfläche 54, 56, 26, 64, 66 des Schweißsystems 10 ansteigt.
-
Wenn die Temperatur die erste Schmelzpunkttemperatur 18 und die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 erreicht, schmilzt die Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 momentan, um so die Schweißnaht 12 zu bilden. Und da die Schmelzpunkttemperatur 44 (1) eines jeden von dem flexiblen Band 42 und einem oder mehreren zusätzlichen flexiblen Band/Bändern 58 größer als oder gleich wie sowohl die erste Schmelzpunkttemperatur 18 (1) des ersten Metallsubstrats 14 als auch die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 (1) des zweiten Metallsubstrats 16 ist, wird die Wärmeableitung an der Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 durch das flexible Band 42 und das eine oder die mehreren flexible/n Band/Bänder 58 abgeschirmt. Demzufolge kann die Temperatur an der Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 im Vergleich zu der Temperatur der zusätzlichen Kontaktgrenzflächen 54, 62, 56 (2) zwischen der ersten Elektrode 30 und dem ersten Metallsubstrat 14, die durch das flexible Band 42 bereitgestellt sind, und der zusätzlichen Kontaktgrenzflächen 64, 66 (3) zwischen der zweiten Elektrode 38 und dem zweiten Metallsubstrat 16, die durch das eine oder die mehreren flexible/n Band/Bänder 58 bereitgestellt sind, relativ schnell ansteigen.
-
Daher kann für einen gegebenen Schweißstrom 34 eine Größe der Schweißnaht 12, die durch das Schweißsystem 10 gebildet wird, welches das flexible Band 42 und das zusätzliche flexible Band 58 umfasst, größer sein, als eine Größe einer Schweißnaht (nicht gezeigt), die ohne das Vorhandensein des flexiblen Bandes 42 und des zusätzlichen flexiblen Bandes 58 gebildet wird. Infolgedessen kann der Schweißstrom 34 reduziert werden, ohne die gewünschte Größe und/oder Schweißnahtfestigkeit der Schweißnaht 12 zu beeinträchtigen. Darüber hinaus kann eine Reduktion des Schweißstroms 34 eine Temperatur sowohl der ersten Elektrode 30 als auch der zweiten Elektrode 38 verringern und demzufolge die Lebensdauer der ersten und der zweiten Elektrode 30, 38 maximieren. Das heißt, sowohl die erste Elektrode 30 als auch die zweite Elektrode 38 kann gegebenenfalls nicht so leicht thermisch und/oder mechanisch alter. Daher kann für sowohl die erste Elektrode 30 als auch die zweite Elektrode 38 gegebenenfalls kein häufiges Ausbessern, z. B. Schleifen, erforderlich sein, um eine gewünschte Form der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 38 aufrechtzuerhalten und/oder Gestaltänderungen der Form der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 38, z. B. ein Aufpilzen, zu minimieren.
-
Daher umfasst, unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1–3, ein Verfahren zum Bilden der Schweißnaht 12, dass das erste Metallsubstrat 14 benachbart zu und in Kontakt mit dem zweiten Metallsubstrat 16 positioniert wird, um die Kontaktgrenzfläche 26 dazwischen zu definieren und das Werkstück 28 zu bilden. Wie oben dargelegt, weist das erste Metallsubstrat 14 die erste Schmelzpunkttemperatur 18 auf und das zweite Metallsubstrat 16 weist die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 auf. Und in einer Variante kann die erste Dicke 20 des ersten Metallsubstrats 14 geringer sein als die zweite Dicke 24 des zweiten Metallsubstrats 16.
-
Das Verfahren umfasst ferner, dass das Werkstück 28 zwischen sowohl der ersten Elektrode 30 als auch der zweiten Elektrode 38 positioniert wird, sodass das Werkstück 28 in einer elektrisch leitfähigen Beziehung mit sowohl der ersten Elektrode 30 als auch der zweiten Elektrode 38 angeordnet wird. Zum Beispiel kann das erste Metallsubstrat 14 benachbart zu der ersten Elektrode 30 angeordnet werden und das zweite Metallsubstrat 16 kann benachbart und in Kontakt mit der zweiten Elektrode 38 angeordnet werden.
-
Das Verfahren umfasst auch, dass sowohl das erste Metallsubstrat 14 als auch die erste Elektrode 30 in elektrisch leitfähiger Beziehung mit dem flexiblen Band 42, welches die Schmelzpunkttemperatur 44 aufweist, die größer als oder gleich wie sowohl die erste Schmelzpunkttemperatur 18 als auch die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 ist, angeordnet werden. Das Anordnen kann z. B. ferner als Kontaktieren sowohl des ersten Metallsubstrats 14 als auch der ersten Elektrode 30 mit dem flexiblen Band 42 definiert sein, wie oben dargelegt.
-
Nach dem Anordnen umfasst das Verfahren, dass der elektrische Strom, d. h. der Schweißstrom 34, über die erste Elektrode 30 geliefert wird, um die Kontaktgrenzfläche 26 zu schmelzen und dadurch die Schweißnaht 12 zu bilden. Das heißt, da die Schmelzpunkttemperatur 44 des flexiblen Bandes 42 größer als oder gleich wie sowohl die erste Schmelzpunkttemperatur 18 als auch die zweite Schmelzpunkttemperatur 22 ist, kann das Anlegen des elektrischen Stroms, d. h. des Schweißstroms 34, über die erste Elektrode 30 die Kontaktgrenzfläche 26 schmelzen, ohne das flexible Band 42 zu schmelzen.
-
Darüber hinaus kann das Verfahren, wie oben mit Bezugnahme auf 2 dargelegt und beschrieben, ferner umfassen, dass sowohl die erste Elektrode 30 als auch das flexible Band 42 mit dem zusätzlichen flexiblen Band 58 in Kontakt gebracht werden. Ebenso kann das Verfahren mit Bezugnahme auf 3 ferner umfassen, dass sowohl die zweite Elektrode 38 als auch das zweite Metallsubstrat 16 mit dem zusätzlichen flexiblen Band 58 in Kontakt gebracht werden.
-
Das Schweißsystem 10 maximiert eine Betriebslebensdauer sowohl der ersten Elektrode 30 als auch der zweiten Elektrode 38. Das heißt, das flexible Band 42 lässt sowohl zu, dass sich Wärme an der Kontaktgrenzfläche 26 zwischen dem ersten Metallsubstrat 14 und dem zweiten Metallsubstrat 16 entwickelt, und schützt auch sowohl die erste Elektrode 30 als auch die zweite Elektrode 38 vor übermäßiger Wärme, um so eine Elektrodenalterung zu minimieren. Daher minimiert das Schweißsystem 10 auch den/das Elektrodenaustausch und -ausbessern. Ferner minimiert das Schweißsystem 10 eine Menge an elektrischem Gleichstrom 34, die erforderlich ist, um eine gewünschte Größe einer Schweißnaht 12 zu bilden, und hat Schweißnähte 12 zur Folge, die ein/e exzellente/s Aussehen und Schweißnahtfestigkeit aufweisen. Als solches minimiert das Schweißsystem 10 die Zwischenprüfung und/oder die zeitaufwändige Reparatur von unstimmigen Schweißnähten auf Grund von Elektrodenverformung und verlängert die Elektrodenbetriebslebensdauer für Anwendungen, die Schweißnähte 12 erfordern, welche z. B. zwischen Metallsubstraten 14, 16 mit dünner Stärke und dicker Stärke gebildet werden.
-
Während die besten Arten, die Offenlegung auszuführen, im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, auf das sich die Offenlegung bezieht, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Schutzumfanges der beiliegenden Ansprüche praktisch umzusetzen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
