DE102014203160A1 - Schweißelektrode - Google Patents

Schweißelektrode Download PDF

Info

Publication number
DE102014203160A1
DE102014203160A1 DE102014203160.5A DE102014203160A DE102014203160A1 DE 102014203160 A1 DE102014203160 A1 DE 102014203160A1 DE 102014203160 A DE102014203160 A DE 102014203160A DE 102014203160 A1 DE102014203160 A1 DE 102014203160A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
welding electrode
welding
plate
platelet
front side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014203160.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102014203160.5A priority Critical patent/DE102014203160A1/de
Publication of DE102014203160A1 publication Critical patent/DE102014203160A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30Features relating to electrodes
    • B23K11/31Electrode holders and actuating devices therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11Spot welding
    • B23K11/115Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30Features relating to electrodes
    • B23K11/3009Pressure electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0205Non-consumable electrodes; C-electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261Rods, electrodes, wires
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/34Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material comprising compounds which yield metals when heated

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Schweißelektrode (10) mit einem an einer Stirnseite (12) der Schweißelektrode (10) unlösbar angeordneten, aus einem Metall ausgebildeten Plättchen (13), wobei das Plättchen (13) eine Schweißfläche der Schweißelektrode (10) ausbildet, wobei das Metall des Plättchens (13) als Bestandteil mindestens Niob und/oder Tantal enthält.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schweißelektrode, insbesondere eine Schweißelektrode zum Schweißen von Bauteilen aus Aluminium, welche ein an einer Stirnseite der Schweißelektrode unlösbar angeordnetes, aus einem Metall ausgebildetes Plättchen aufweist, wobei das Plättchen eine Schweißfläche der Schweißelektrode ausbildet.
  • Aus der EP 0 383 060 A1 ist eine Schweißelektrode zum Widerstandsschweißen von oberflächenveredelten Stahlblechen bekannt. An einer Stirnseite der Schweißelektrode, welche eine Arbeitsfläche, insbesondere Schweißfläche der Schweißelektrode ausbildet, ist ein dünnes Plättchen aus einem hochschmelzenden Metall unlösbar angeordnet. Das hochschmelzende Metall des Plättchens ist aus Wolfram oder Molybdän ausgebildet. Da diese reinen Metalle jedoch sehr spröde sind, können sie auch mit Zusätzen anderer hochschmelzender Metalle, wie z. B. Rhenium, legiert sein. Auch Chrom kann als Bindemittel mit einem geringen Anteil als Legierungselement zusammen mit Wolfram oder Molybdän verwendet sein. Ferner können auch die Oxide von Wolfram oder Molybdän zur Ausbildung des Metalls des Plättchens verwendet sein.
  • Ferner ist aus der WO 2006/004073 A1 eine Schweißelektrode zum Widerstandsschweißen von Stahlblechen bekannt, wobei auch diese Schweißelektrode ein aus einem Metall, wie Wolfram oder Molybdän, ausgebildetes dünnes Plättchen aufweist, welches in einem an der Stirnseite der Schweißelektrode ausgebildeten Aufnahmeraum unlösbar eingesetzt ist.
  • Derartige Schweißelektroden mit aus Wolfram oder Molybdän ausgebildeten Plättchen, welche die Schweißfläche der Schweißelektrode ausbilden, sind für das Verschweißen von Stahlblechen geeignet, jedoch weisen Schweißelektroden mit derartigen Plättchen einen erhöhten Energiebedarf auf und auch die Standzeit der Schweißelektroden ist aufgrund eines erhöhten Verschleißes reduziert, so dass die Wirtschaftlichkeit dieser Schweißelektroden reduziert ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schweißelektrode zur Verfügung zu stellen, welche sich durch eine verbesserte Wirtschaftlichkeit auszeichnet.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Schweißelektrode gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Metall des Plättchens als Bestandteil zumindest Niob und/oder Tantal enthält.
  • Es hat sich nach aufwendigen Versuchen überraschend gezeigt, dass bei Einsatz eines Niob und/oder Tantal enthaltenden Plättchens als Schweißfläche einer Schweißelektrode der Gesamtenergiebedarf bei einem Schweißvorgang mit der Schweißelektrode pro Schweißpunkt wesentlich reduziert werden kann, wodurch das gesamte Schweißverfahren wirtschaftlicher und umweltfreundlicher durchgeführt werden kann. Der reduzierte Energiebedarf ist erreichbar, da Plättchen, welche Niob und/oder Tantal enthalten, einen hohen elektrischen Widerstand haben und damit verbesserte Widerstandsverhältnisse in der Schweißzone erreichen können, so dass das Niob und/oder Tantal enthaltende Plättchen wie eine Heizplatte auf die Schweißstelle wirken kann. Durch diese Eigenschaft von Niob und/oder Tantal kann die Schweißstromstärke der Schweißelektrode um bis zu 60 % auf bis zu 12 kA reduziert werden. Ferner kann auch die notwendige Schweißkraft der Schweißelektrode um ca. 40 % auf bis zu 2,5 kN reduziert werden. Durch die Reduzierung der notwendigen aufzubringenden Schweißkraft kann auch der Verschleiß der Schweißelektrode reduziert werden. Da zudem ein Niob und/oder Tantal enthaltendes Plättchen keine oder nur eine sehr geringe Versprödungsneigung aufweist, kann auch das Auftreten einer Rissbildung an dem Plättchen verhindert werden, wodurch der Verschleiß der Schweißelektrode weiter reduziert werden kann. Durch einen verringerten Verschleiß kann die Standzeit der Schweißelektrode verlängert werden, bei gleichzeitigem Erreichen eines prozesssicheren und robusten Schweißprozesses. Auch die Aufbringung des Plättchens auf die Stirnseite der Schweißelektrode kann einfach und kostengünstig erfolgen, da sich das Niob und/oder Tantal enthaltende Plättchen insbesondere durch eine gute Umformbarkeit auszeichnet, so dass die Stirnseite der Schweißelektrode mit einem geringen Aufwand und wenigen Prozessschritten mit einem derartigen Plättchen beschichtet werden kann. Auch der Schweißprozess, insbesondere beim Verschweißen von Bauteilen aus Aluminium, wie Aluminiumblechen, kann mittels der erfindungsgemäßen Schweißelektrode verbessert werden, da keine oder zumindest beherrschbare Auflegierungseffekte zwischen der Schweißelektrode und dem zu schweißenden Bauteil, insbesondere einem Aluminiumblech, entstehen und zudem aufgrund des hohen elektrischen Widerstandes und der damit verbesserten Wärmeeinbringung in das zu schweißende Bauteil die Erreichbarkeit der Fügeflansche verbessert werden kann, so dass beispielsweise unterschiedliche Bauteildickenkombinationen ohne Werkzeugwechsel, insbesondere ohne ein Wechseln der Schweißelektrode, geschweißt werden können. Der gesamte Schweißprozess kann damit verbessert, insbesondere effizienter und damit auch wirtschaftlicher ausgeführt werden, wobei das Schweißen mittels Standardschweißzangen erfolgen kann.
  • Niob (Nb) ist ein Schwermetall, welches nicht toxisch ist und eine hohe Säurebeständigkeit aufweist. Ferner hat Niob einen guten elektrischen Leitwert und weist eine hohe Schmelztemperatur auf. Zudem lässt sich Niob gut verarbeiten, da es gut umformbar ist.
  • Tantal (Ta) ist ebenfalls säurebeständig, nicht toxisch, hitzebeständig, hochschmelzend und gut verarbeitbar.
  • Erfindungsgemäß ist es nicht zwingend notwendig, dass Niob und/oder Tantal in reiner Form in dem Plättchen vorliegen. Sowohl Niob als auch Tantal können beispielsweise in Form von Legierungselementen in dem Metall des Plättchens enthalten sein. Ferner können auch deren Oxide als Bestandteil in dem Metall des Plättchens enthalten sein.
  • Zusätzlich zu Niob und/oder Tantal kann das Metall des Plättchens weitere Bestandteile enthalten.
  • Der Einsatz einer Schweißelektrode, deren Stirnseite mit einem Niob und/oder Tantal enthaltenden Metallplättchen zur Ausbildung der Schweißfläche der Schweißelektrode versehen ist, kann als kostengünstige Alternative zum üblicherweise zum Verbinden von Bauteilen aus Aluminium verwendeten Halbhohlstanznieten eingesetzt werden.
  • Um eine ausreichend große Schweißfläche, insbesondere Punktschweißfläche, ausbilden zu können, weist das Plättchen bevorzugt einen Durchmesser von 4 mm ≤ D ≤ 7 mm auf.
  • Das Plättchen kann unmittelbar auf einer Oberfläche der Stirnseite der Schweißelektrode angeordnet sein. Alternativ kann an der Stirnseite der Schweißelektrode auch ein Aufnahmeraum in Form einer Ausnehmung, insbesondere einer kreisförmigen Ausnehmung, ausgebildet sein, wobei das Plättchen dann in dem Aufnahmeraum eingesetzt und innerhalb des Aufnahmeraumes stoffschlüssig mit einem Teil der Schweißelektrode verbunden sein kann.
  • Insbesondere bei einer Anordnung des Plättchens in einem an der Stirnseite der Schweißelektrode ausgebildeten Aufnahmeraum, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Plättchen bündig mit einer Oberfläche der Stirnseite der Schweißelektrode angeordnet ist. Durch die bündige Anordnung kann verhindert werden, dass sich Schmutz oder Verunreinigungen, welche das Schweißen negativ beeinflussen können, in einem Übergangsbereich zwischen dem Aufnahmeraum bzw. der Stirnseite der Schweißelektrode und dem Plättchen anlagern können. Ist nach dem Einsetzen des Plättchens in den Aufnahmeraum das Plättchen nicht bereits bündig mit der Oberfläche der Stirnseite der Schweißelektrode angeordnet, kann eine bündige Anordnung beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass das Plättchen nach dem Einsetzen in den Aufnahmeraum vorzugsweise mechanisch nachbearbeitet wird. Das Nachbearbeiten kann beispielsweise durch Schleifen oder Fräsen zumindest eines Randbereiches des Plättchens im Übergangsbereich des Plättchens mit der Oberfläche der Stirnseite der Schweißelektrode erfolgen. Ferner kann das Plättchen auch mittels Schleifpapier abgeschliffen und damit geglättet werden, um die Höhe des Plättchens an die Höhe der Oberfläche der Stirnseite der Schweißelektrode anzupassen.
  • Die Stirnseite der Schweißelektrode ist bevorzugt gewölbt ausgebildet, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass zumindest in einem Übergangsbereich des Plättchens mit der Stirnseite der Schweißelektrode das Plättchen an die Wölbung der Stirnseite der Schweißelektrode angepasst ist. Auch hierdurch können Kanten in dem Übergangsbereich des Plättchens zu der Oberfläche der Stirnseite vermieden werden, um zu verhindern, dass sich Schmutz oder Verunreinigungen in dem Bereich zwischen der Oberfläche der Stirnseite und dem Plättchen ansammeln können.
  • Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Plättchen mittels einer stoffschlüssigen Verbindung an der Stirnseite der Schweißelektrode unlösbar angeordnet ist, wobei die stoffschlüssige Verbindung beispielsweise mittels eines Ultraschallschweißprozesses oder einer elektromagnetischen Pulsumformtechnik ausgebildet sein kann. Das Befestigen des Plättchens an der Stirnseite der Schweißelektrode mittels des Ultraschallschweißens kann besonders materialschonend und in kurzer Zeit erfolgen, wobei die zum Schweißen nötige Wärme durch eine hochfrequente mechanische Schwingung erreicht werden kann, welche zwischen dem Plättchen und der Stirnseite der Schweißelektrode durch Molekular- und Grenzflächenreibung entstehen kann. Mit Hilfe der elektromagnetischen Pulsumformtechnik (EMPT) ist die stoffschlüssige Verbindung von metallischen Komponenten ohne Zuführung von thermischer Energie, sondern durch ein gepulstes, hochenergetisches Magnetfeld möglich. Im Gegensatz zum thermischen Schweißen tritt dadurch keine Gefügebeeinflussung durch Wärmeeinwirkung auf. Darüber hinaus ist mit Hilfe des EMPT-Schweißens auch die stoffschlüssige Verbindung ungleicher und konventionell nicht schweißbarer Materialpaarungen, wie z.B. Aluminium und Stahl, möglich. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Plättchen unlösbar an der Stirnseite der Schweißelektrode mittels anderen Verfahren zu befestigen, beispielsweise mittels Hartlöten, Sprengplattieren, Verpressen, Schlagen oder Hintergießen, wobei dann auch formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindungen zwischen dem Plättchen und der Stirnseite der Schweißelektrode ausgebildet werden können.
  • Die Stirnseite der Schweißelektrode, an welcher das Plättchen unlösbar angeordnet ist, kann durch einen Schaft der Schweißelektrode oder durch eine an einem Schaft der Schweißelektrode angeordnete Schweißelektrodenkappe ausgebildet sein. Das Plättchen kann somit unmittelbar an dem Schaft der Schweißelektrode oder aber an einer Schweißelektrodenkappe befestigt sein, welche vorzugsweise lösbar an dem Schaft der Schweißelektrode anordbar ist, so dass die Schweißelektrodenkappe zusammen mit dem Plättchen bei Bedarf schnell und ohne großen Aufwand ausgetauscht werden kann, da nicht der gesamte Schaft der Schweißelektrode gewechselt werden muss.
  • Die Schweißelektrodenkappe ist bevorzugt aus einem Kupfermaterial ausgebildet, welches eine gute Schweißbarkeit mit einem Niob und/oder Tantal enthaltenden Plättchen aufweist, um das Plättchen stoffschlüssig mit der Schweißelektrodenkappe verbinden zu können.
  • Um die Schweißgüte mittels der Schweißelektrode erhöhen zu können, ist die Schweißelektrode vorzugsweise in eine Drehbewegung versetzbar. Die Schweißelektrode ist dabei vorzugsweise um den die Längsachse der Schweißelektrode ausbildenden Schaft der Schweißelektrode drehbar, so dass bei einem Schweißvorgang das an der Stirnseite der Schweißelektrode angeordnete Plättchen in eine Drehbewegung versetzt werden kann. Durch die Drehbewegung der Schweißelektrode und damit auch des Plättchens der Schweißelektrode während des Schweißvorganges kann die Wärmeleitung des Plättchens auf die zu schweißenden Bauteile und auch die Wärmeleitung innerhalb der zu schweißenden Bauteile verbessert werden. Ferner kann ein Festkleben der Schweißelektrode bzw. des Plättchens der Schweißelektrode an den zu schweißenden Bauteilen durch die Drehbewegung, insbesondere während des Erstarrens der Schweißlinse, verhindert werden. Zudem kann die Drehbewegung einen Schutz gegen Schweißspritzer ermöglichen.
  • Die wie zuvor beschriebene, aus- und weitergebildete Schweißelektrode kann bevorzugt zum Schweißen, insbesondere Punktschweißen, von Bauteilen aus Aluminium, wie beispielsweise Aluminiumblechen, verwendet werden. Es hat sich gezeigt, dass eine Schweißelektrode, deren Schweißfläche durch ein Niob und/oder Tantal enthaltendes Plättchen ausgebildet ist, besonders gute Schweißeigenschaften beim Schweißen von Aluminium aufweist. Insbesondere können beim Schweißen mittels der erfindungsgemäßen Schweißelektrode die Kosten für den Aluminiumleichtbau, wie der Verarbeitung von Aluminiumblechen im Karosseriebau, wesentlich reduziert werden, wobei dies insbesondere durch den reduzierten Energiebedarf der erfindungsgemäßen Schweißelektrode erreicht werden kann. Vorzugsweise können mittels der erfindungsgemäßen Schweißelektrode die Kosten für die Aluminium-Fertigungstechnik auf das Niveau des Stahlkarosseriebaus gesenkt werden.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Schweißanordnung mit zwei Schweißelektroden gemäß der Erfindung zum Schweißen von zwei Bauteilen miteinander,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Schweißelektrode gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 3 eine schematische Darstellung einer Schweißelektrode gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
  • 4a bis 4c schematische Darstellungen eines Befestigungsvorganges eines Plättchens an einer Stirnseite einer Schweißelektrode mittels eines Ultraschallschweißprozesses, und
  • 5a und 5b schematische Darstellungen eines Befestigungsvorganges eines Plättchens an einer Stirnseite einer Schweißelektrode mittels einer elektromagnetischen Pulsumformtechnik.
  • In 1 ist eine Schweißanordnung mit zwei sich gegenüberliegenden Schweißelektroden 10 zum Verschweißen von zwei zwischen den beiden Schweißelektroden 10 angeordneten Bauteilen 11 gezeigt. Die Schweißelektroden 10 weisen jeweils an ihren Stirnseiten 12 ein aus einem Metall ausgebildetes Plättchen 13 auf. Die Plättchen 13 bilden jeweils die Schweißfläche der Schweißelektrode 10 aus, wobei mittels den Schweißelektroden 10 bzw. den Plättchen 13 der Schweißelektroden 10 eine Punktschweißung erfolgen kann. Das Metall der Plättchen 13 weist als Bestandteil zumindest Niob und/oder Tantal auf, wobei Niob und/oder Tantal als reines Element, aber auch als Legierung oder in Form von Oxiden in dem Metall des Plättchens enthalten sein können.
  • Die beiden zu verschweißenden Bauteile 11 sind bei der hier gezeigten Ausführungsform Aluminiumbleche, welche zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie verwendet werden können.
  • Die Plättchen 13 der Schweißelektroden 10 weisen aufgrund ihres besonderen Metalls einen großen elektrischen Widerstand auf, wodurch die Plättchen 13 die Wirkung ähnlich einer Heizplatte auf die entsprechenden Schweißstellen auf den Bauteilen 11 erzielen können. Im Gegensatz zu dem elektrischen Widerstand der Plättchen 13 sind die elektrischen Widerstände des restlichen Teils der Schweißelektrode 10, der aus Aluminium ausgebildeten Bauteile 11 und des Übergangs zwischen den beiden Bauteilen 11 relativ gering, so dass der elektrische Gesamtwiderstand, der sich aus allen elektrischen Widerständen zusammen ergibt, ebenfalls gering ist, wodurch ein besonders geringer Energiebedarf bei einem Schweißen mit einer derartigen Schweißelektrode 10 erreicht werden kann.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Schweißelektrode 10 einen Schaft 14 und eine an dem Schaft 14 angeordnete Schweißelektrodenkappe 15 aufweist. Die Schweißelektrodenkappe 15 ist bevorzugt lösbar an dem Schaft 14 angeordnet. Dadurch, dass die Schweißelektrodenkappe 15 bevorzugt lösbar auf ein Ende des Schafts 14 aufgeschoben bzw. aufgesteckt ist, bildet bei dieser Ausführungsform die Schweißelektrodenkappe 15 die Stirnseite 12 der Schweißelektrode 10 aus. Die Schweißelektrodenkappe 15 kann aus einem Kupfermaterial ausgebildet sein, welches einen geringen elektrischen Widerstand aufweist, so dass hierdurch der Gesamtwiderstand weiter reduziert werden kann und damit der Energiebedarf bei einem Schweißvorgang weiter verringert werden kann.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausgestaltung ist an der Stirnseite 12 ein Aufnahmeraum 16 in Form einer Ausnehmung ausgebildet, in welcher das Plättchen 13 mittels einer stoffschlüssigen Verbindung unlösbar befestigt ist. Das Plättchen 13 ist derart in dem Aufnahmeraum 16 angeordnet, dass das Plättchen 13 bündig mit der Oberfläche der Stirnseite 12 der Schweißelektrodenkappe 15 bzw. der Schweißelektrode 10 angeordnet ist.
  • Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Schweißelektrodenkappe 15 keine Ausnehmung 16 aufweist und das Plättchen 13 unmittelbar auf der Oberfläche der Stirnseite 12 der Schweißelektrodenkappe 15 mittels einer stoffschlüssigen Verbindung unlösbar angeordnet ist.
  • 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform, bei welcher keine Schweißelektrodenkappe 15 vorgesehen ist, sondern die Stirnseite 12 der Schweißelektrode 10 an dem Schaft 14 der Schweißelektrode 10 ausgebildet ist und das Plättchen 13 damit unmittelbar an dem Schaft 14 der Schweißelektrode 10 mittels einer stoffschlüssigen Verbindung unlösbar angeordnet ist.
  • Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass an dem Schaft 14 ein Aufnahmeraum 16 ausgebildet ist, in welchem das Plättchen 13 unlösbar angeordnet ist, so dass das Plättchen 13 bündig mit der Oberfläche der Stirnseite 12 des Schafts 14 bzw. der Schweißelektrode 10 angeordnet ist.
  • In 4a bis 4c ist beispielhaft ein Befestigungsvorgang eines Plättchens 13 an einer Schweißelektrodenkappe 15 mittels eines Ultraschallschweißprozesses gezeigt.
  • Wie in 4a gezeigt ist, wird zunächst das Plättchen 13 in dem an der Stirnseite 12 der Schweißelektrodenkappe 15 ausgebildeten Aufnahmeraum 16 positioniert bzw. eingelegt. Das Plättchen 13 weist beispielsweise einen Durchmesser von 5 mm ≤ D ≤ 7 mm auf.
  • Anschließend wird, wie in 4b gezeigt ist, eine Sonotrode 17 auf das Plättchen 13 aufgelegt und durch Einleiten von hochfrequenten mechanischen Schwingungen in die Sonotrode 17, wird diese in Resonanzschwingungen versetzt, welche auf das Plättchen 13 übertragen werden, wie mit dem Pfeil 18 angedeutet ist, wodurch ein Ultraschallverschweißen des Plättchens 13 mit der Schweißelektrodenkappe 15 erreicht werden kann, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Plättchen 13 und der Schweißelektrodenkappe 15 ausgebildet wird.
  • Abschließend kann zumindest in einem Übergangsbereich 19 des Plättchens 13 mit der Stirnseite 12 der Schweißelektrode 10 bzw. der Schweißelektrodenkappe 15 das Plättchen 13 an die Wölbung der Stirnseite 12 der Schweißelektrode 10 bzw. der Schweißelektrodenkappe 15 angepasst werden, wie in 4c gezeigt ist, so dass das Plättchen 13 an seinem Randbereich 20 angefast bzw. verrundet ist und das Plättchen 13 mittig eine plane Fläche 21 in Form eines Plateaus aufweist, wobei die plane Fläche 21 des Plättchens 13 dann die Schweißfläche der Schweißelektrode 10 ausbildet. Die Schweißfläche bzw. die plane Fläche 21 kann beispielsweise einen Durchmesser von 4 mm ≤ D ≤ 7 mm aufweisen. Diese besonders abgerundete bzw. angefaste Formgebung des Plättchens 13 nach dem stoffschlüssigen Verbinden an der Stirnseite 12 bzw. dem Aufnahmeraum 16 der Stirnseite 12 der Schweißelektrodenkappe 15 bzw. der Schweißelektrode 10 kann durch eine mechanische Nachbearbeitung, beispielsweise Fräsen oder Schleifen, des Plättchens 13 erfolgen.
  • Die in 4a bis 4c gezeigte Befestigung kann anstelle der Schweißelektrodenkappe 15 auch an einem Schaft 14 der Schweißelektrode 10 erfolgen.
  • In 5a und 5b ist eine weitere Möglichkeit der Befestigung des Plättchens 13 an der Stirnseite 12 einer Schweißelektrode 10, hier einer Stirnseite 12 eines Schafts 14 der Schweißelektrode 10, gezeigt, wobei die Befestigung mittels einer elektromagnetischen Pulsumformtechnik erfolgt.
  • Dabei wird, wie in 5a gezeigt ist, mittels eines EMPT-Werkzeuges 22 ein gepulstes, hochenergetisches Magnetfeld, mit den Pfeilen 23 angedeutet, auf das Plättchen 13 aufgebracht, wobei mittels des gepulsten, hochenergetischen Magnetfelds 23 das Plättchen 13 auf die Oberfläche der Stirnseite 12 aufgedrückt und umgeformt wird, so dass das Plättchen 13 an die Form der Oberfläche der Stirnseite 12 angepasst wird, wie in 5b gezeigt ist. Gleichzeitig findet eine Verschweißung des Plättchens 13 an der Stirnseite 12 des Schafts 14 bzw. der Schweißelektrode 10 statt, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen beiden Teilen auszubilden. Das Plättchen 13 liegt damit im verschweißten Zustand flächig auf der Oberfläche der Stirnseite 12 auf und ist dabei an die Wölbung der Stirnseite 12 angepasst.
  • Die in 5a und 5b gezeigte Befestigung kann anstelle des Schafts 14 der Schweißelektrode 10 auch an einer Schweißelektrodenkappe 15 erfolgen.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Schweißelektrode
    11
    Bauteil
    12
    Stirnseite
    13
    Plättchen
    14
    Schaft
    15
    Schweißelektrodenkappe
    16
    Aufnahmeraum
    17
    Sonotrode
    18
    Resonanzschwingung
    19
    Übergangsbereich
    20
    Randbereich
    21
    plane Fläche
    22
    EMPT-Werkzeug
    23
    Magnetfeld
  • 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
    • EP 0383060 A1 [0002]
    • WO 2006/004073 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Schweißelektrode (10), mit einem an einer Stirnseite (12) der Schweißelektrode (10) unlösbar angeordneten, aus einem Metall ausgebildeten Plättchen (13), wobei das Plättchen (13) eine Schweißfläche der Schweißelektrode (10) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall des Plättchens (13) als Bestandteil zumindest Niob und/oder Tantal enthält.
  2. Schweißelektrode (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (13) einen Durchmesser von 4 mm ≤ D ≤ 7 mm aufweist.
  3. Schweißelektrode (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (13) bündig mit einer Oberfläche der Stirnseite (12) der Schweißelektrode (10) angeordnet ist.
  4. Schweißelektrode (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (12) der Schweißelektrode (10) gewölbt ausgebildet ist, wobei zumindest in einem Übergangsbereich (19) des Plättchens (13) mit der Stirnseite (12) der Schweißelektrode (10) das Plättchen (13) an die Wölbung der Stirnseite (12) der Schweißelektrode (10) angepasst ist.
  5. Schweißelektrode (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (13) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung an der Stirnseite (12) der Schweißelektrode (10) unlösbar angeordnet ist, wobei die stoffschlüssige Verbindung mittels eines Ultraschallschweißprozesses oder einer elektromagnetischen Pulsumformtechnik ausgebildet ist.
  6. Schweißelektrode (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (12) der Schweißelektrode (10) durch einen Schaft (14) der Schweißelektrode (10) oder durch eine an einem Schaft (14) der Schweißelektrode (10) angeordnete Schweißelektrodenkappe (15) ausgebildet ist.
  7. Schweißelektrode (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißelektrodenkappe (15) aus einem Kupfermaterial ausgebildet ist.
  8. Schweißelektrode (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißelektrode (10) in eine Drehbewegung versetzbar ist.
  9. Verwendung einer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildeten Schweißelektrode (10) zum Schweißen von Bauteilen aus Aluminium.
DE102014203160.5A 2014-02-21 2014-02-21 Schweißelektrode Pending DE102014203160A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014203160.5A DE102014203160A1 (de) 2014-02-21 2014-02-21 Schweißelektrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014203160.5A DE102014203160A1 (de) 2014-02-21 2014-02-21 Schweißelektrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014203160A1 true DE102014203160A1 (de) 2015-08-27

Family

ID=53782372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014203160.5A Pending DE102014203160A1 (de) 2014-02-21 2014-02-21 Schweißelektrode

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014203160A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107283036A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有带插入件的电极的电阻点焊钢和铝工件

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE465284C (de) * 1928-09-12 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Anordnung zum elektrischen Schweissen von schwer schmelzbaren Metallen
DE625201C (de) * 1933-08-12 1936-02-06 Molybdenum Company Nv Mindestens ein schwerer und mindestens ein leichter schmelzendes Metall enthaltende Elektrode, insbesondere fuer elektrische Widerstandsschweissung
DE2554990A1 (de) * 1975-12-06 1977-06-16 Kabel Metallwerke Ghh Elektrode fuer die elektrische widerstandsschweissung
DE2840369A1 (de) * 1978-09-16 1980-03-27 Bayerische Metallwerke Gmbh Elektrode fuer das elektrische widerstandsschweissen
JPS63220985A (ja) * 1987-03-06 1988-09-14 Kyushu Sekisui Kogyo Kk スポツト溶接用電極
US4843206A (en) * 1987-09-22 1989-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Resistance welding electrode chip
EP0383060A1 (de) 1989-02-13 1990-08-22 Krupp Hoesch Stahl AG Elektrode zum Widerstandsschweissen von oberflächenveredelten Stahlblechen und Verfahren zu deren Herstellung
WO1995011107A1 (en) * 1993-10-20 1995-04-27 Orbit Technologies, Inc. Coating for a resistance welding device
US5552573A (en) * 1993-12-08 1996-09-03 The Furukawa Electric Co., Ltd. Resistance welding process for aluminum and aluminum alloy materials
US5611945A (en) * 1993-10-08 1997-03-18 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Resistance welding electrode
DE69705671T2 (de) * 1996-05-06 2001-10-31 Ford Werke Ag Verfahren zur Verwendung von Kupfer-Basis-Elektroden für das Punktschweissen von Aluminium
WO2006004073A1 (ja) 2004-06-30 2006-01-12 Nisshin Steel Co., Ltd. スポット溶接用電極

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE465284C (de) * 1928-09-12 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Anordnung zum elektrischen Schweissen von schwer schmelzbaren Metallen
DE625201C (de) * 1933-08-12 1936-02-06 Molybdenum Company Nv Mindestens ein schwerer und mindestens ein leichter schmelzendes Metall enthaltende Elektrode, insbesondere fuer elektrische Widerstandsschweissung
DE2554990A1 (de) * 1975-12-06 1977-06-16 Kabel Metallwerke Ghh Elektrode fuer die elektrische widerstandsschweissung
DE2840369A1 (de) * 1978-09-16 1980-03-27 Bayerische Metallwerke Gmbh Elektrode fuer das elektrische widerstandsschweissen
JPS63220985A (ja) * 1987-03-06 1988-09-14 Kyushu Sekisui Kogyo Kk スポツト溶接用電極
US4843206A (en) * 1987-09-22 1989-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Resistance welding electrode chip
EP0383060A1 (de) 1989-02-13 1990-08-22 Krupp Hoesch Stahl AG Elektrode zum Widerstandsschweissen von oberflächenveredelten Stahlblechen und Verfahren zu deren Herstellung
US5611945A (en) * 1993-10-08 1997-03-18 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Resistance welding electrode
WO1995011107A1 (en) * 1993-10-20 1995-04-27 Orbit Technologies, Inc. Coating for a resistance welding device
US5552573A (en) * 1993-12-08 1996-09-03 The Furukawa Electric Co., Ltd. Resistance welding process for aluminum and aluminum alloy materials
DE69705671T2 (de) * 1996-05-06 2001-10-31 Ford Werke Ag Verfahren zur Verwendung von Kupfer-Basis-Elektroden für das Punktschweissen von Aluminium
WO2006004073A1 (ja) 2004-06-30 2006-01-12 Nisshin Steel Co., Ltd. スポット溶接用電極

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107283036A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有带插入件的电极的电阻点焊钢和铝工件

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2722124B1 (de) Verfahren zum Fügen von wenigstens zwei Bauteilen mit einem Widerstandsschweißelement, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und hiermit hergestellter Bauteilverbund
DE102012018866A1 (de) Schweißhilfsfügeteil und Verfahren zum Verbinden von Bauteilen mit diesem Schweißhilfsfügeteil
EP2999101B1 (de) Kurzschlussläufer
DE102014207501A1 (de) Rotationswerkzeug, insbesondere Bohrer sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Rotationswerkzeugs
DE102013015710A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer flächigen Schweißverbindung und Anordnung mit einer flächigen Schweißverbindung
DE102011055993B3 (de) Kraftfahrzeug-Fahrwerkskomponente
DE102009006775A1 (de) Fügeelement und Verfahren zum Fügen mindestens zweier aneinander anliegender Werkstücke
EP3118421B1 (de) Variable turbinen- oder verdichtergeometrie für einen abgasturbolader
DE202015102837U1 (de) Aufzugsbrems- und/oder Fangvorrichtung mit geschweißtem Bremsbelag
DE102010011486A1 (de) Rotor für eine Ladeeinrichtung
DE102017201648A1 (de) Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche eines metallischen Bauteils und metallisches Bauteil
DE102012020223A1 (de) Verfahren zum Fügen von zwei aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen gebildeten Bauteilen mit einem Schweißhilfselement, sowie hierfür verwendbares Schweißhilfselement und hiermit hergestellter Bauteilverbund
DE102012209187A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines metallischen Hohlventils mit verbesserter Kühlung
DE102014203160A1 (de) Schweißelektrode
EP3188867A1 (de) Verfahren zur herstellung eines vormaterials für ein zerspanungswerkzeug
EP1486285B1 (de) Laserschweissverfahren zur Herstellung eines Getriebeschaltelements aus Metall
WO2013144043A1 (de) Werkstück und ein verfahren zur herstellung eines werkstückes
DE102013213752A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs für die Bearbeitung von Blechen sowie Werkzeug
DE102010018228A1 (de) Metallhybrid-Verbundgussteil
DE102018125921A1 (de) Verfahren zum Abscheiden einer Beschichtung des ersten Metalls auf einer zweiten Metallkomponente und eine nach diesem Verfahren hergestellte Komponente
DE102014007804A1 (de) Trägerelement zur Befestigung einer Achse
DE3202722A1 (de) "anordnung mit punktgeschweissten al-fe-si- lamellen fuer einen magnetkopf"
DE202011003771U1 (de) Bremsklotz für Eisenbahnfahrzeuge
DE102015218753A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
EP1958917A1 (de) Teleskopschuss

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed