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Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerkzeug zum Einbringen eines Profils in eine Kontaktfläche von Schweißelektroden. Ferner betrifft die Erfindung eine Schweißelektrode.
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Schweißverfahren sind im Automobilbau eine gängige und kostengünstige Methode zum schnellen Verbinden von mehreren Bauteilen. Ein solches Schweißverfahren ist das Widerstandspunktschweißen. Dabei wird auf beiden Seiten der zu verbindenden Teile jeweils eine Elektrode gepresst, über die Strom in die zu verbindenden Teile geleitet wird. Aufgrund der Stromwärme werden die zu verbindenden Teile über ihre jeweilige Schmelztemperatur erhitzt. In ihrer flüssigen Phase vermengen sich die Schmelzen und verbinden sich durch Erstarren.
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Das Widerstandspunktschweißen eignet sich zum Fügen von beispielsweise Aluminium-, Magnesium- oder Stahlwerkstoffen. Beim Aluminium-Widerstandspunktschweißen kommt es gegenüber Stahl-Punktschweißen verfahrensbedingt zu einem hohen Elektrodenverschleiß aufgrund des Vorhandenseins einer natürlichen Oxidschicht auf der Oberfläche des Aluminiumwerkstoffs. Die Oxidschicht erhöht einen Übergangswiderstand an der Schnittstelle zwischen Elektrode und Aluminium-Werkstoff und führt somit zu einer hohen Wärmeentwicklung an der Schnittstelle. Aufgrund hoher Potentialunterschiede zwischen einem Kupferwerkstoff der Elektrode und dem Aluminium-Werkstoff des zu verbindenden Bauteils kommt es zum Diffusionsaustausch zwischen beiden Werkstoffen. Dabei gehen Kupferionen in Aluminium über und umgekehrt. Dies führt bereits nach wenigen Schweißpunkten zum Anhaften der Elektroden an dem Aluminium-Werkstoff und wird als „pitting“ bezeichnet. Bei dem Anhaften der Kupferelektrode an dem Aluminium-Werkstoff entstehen AlxCuy-Phasen, die beim Entfernen der Elektroden zu einem Abtrag von Kupfer-Material der Elektroden auf die Schweißpunktoberfläche führt, was als Elektrodenerosion bezeichnet wird.
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Um wieder konstante Fertigungsbedingungen herzustellen, müssten die Elektroden nach der Erosion durch ein Fräsen der Elektroden nachbearbeitet werden, um eine konstante Schweißpunktqualität sicherzustellen.
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Ein hoher Elektrodenverschleiß und die nicht reproduzierbare Schweißpunktqualität durch die Elektrodenerosion führen bei dem Aluminium-Widerstandspunktschweißen zu erhöhten Kosten in der Fertigung aufgrund des häufigen Elektrodenfräsens- und/oder -wechselns.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 224 443 A1 beschreibt eine Schweißelektrode zum Gebrauch beim Eingreifen in ein Aluminiumlegierungs-Werkstück während eines Punktschweißverfahrens. Die Schweißelektrode weist eine Schweißfläche auf, die eine Grundfläche und eine Vielzahl von kreisförmigen Wulsten umfasst, die von der Grundfläche nach außen vorstehen. Die Wulste sind abgestumpft und ihr Vorhandensein auf der Schweißfläche versieht die erste Schweißelektrode mit mehreren nützlichen Fähigkeiten einschließlich der Fähigkeit, einen besseren mechanischen und elektrischen Kontakt mit dem Aluminiumlegierungs-Werkstück herzustellen. Eine ähnliche Schweißelektrode ist auch aus der Druckschrift
US 2008/0078749 A1 bekannt.
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Eine Vorrichtung zur Formgebung und/oder zum mechanischen Entfernen von Ablagerungen an Schweißelektroden beim Aluminiumschweißen ist in der Druckschrift
DE 10 2010 025 835 B3 beschrieben und umfasst mindestens ein Schneidelement mit einer Hauptschneide, wobei der Hauptschneide mindestens eine Spanfläche und mindestens eine Freifläche zugeordnet sind. Die Hauptschneide des Schneidelements ist jeweils im Bereich der Kante von aneinander angrenzender Spanfläche und Freifläche gebildet, wobei Schneidelement und Schweißelektrode eine Relativdrehung zueinander ausführen. Hierbei weist die Hauptschneide im Bereich der Kante zwischen Spanfläche und Freifläche beidseits eines Mittenbereichs eine kreisringförmig um den Mittenbereich ausgerichtete Profilierung auf, die zur rotatorischen spanenden Bearbeitung von kreisringförmigen Vertiefungen in der im Wesentlichen ebenen Kontaktfläche der Schweißelektrode dienen, wohingegen im Mittenbereich des Schneidelementes ein gerader Konturabschnitt der Hauptschneide gebildet ist, der in der Schweißelektrode eine im Wesentlichen ebene, vertieft liegende Fläche ausbildet.
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Ein Elektrodenfräswerkzeug zum Bearbeiten von Punktschweißelektroden ist aus der Druckschrift
DE 20 2008 007 251 U1 bekannt und umfasst eine oder mehrere Fräskanten, wobei zumindest eine der Fräskanten an einer oder mehreren Stellen durch eine oder mehrere Aussparungen unterbrochen ist.
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Ein Fräswerkzeug zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punktschweißelektroden ist aus der Druckschrift
DE 10 2011 002 663 A1 bekannt und umfasst einen im Fräsbetrieb um eine Drehachse drehbaren Werkzeugkörper mit einer ersten Axialseite und einer zweiten Axialseite, wobei an wenigstens einer der Axialseiten eine bezüglich der Drehachse zentrierte Einsenkung zur Einführung eines zu befräsenden Objekts und ein an dem Werkzeugkörper arretiertes Schneidelement vorgesehen sind, wobei das Schneidelement in Zuordnung zu wenigstens einer Einsenkung eine Schneidkante aufweist. Dabei ist in dem Werkzeugkörper eine in Verbindung mit der wenigstens einen Einsenkung stehende Aufnahmeaussparung vorgesehen und an dem Werkzeugkörper das arretierte Schneidelement in der Aufnahmeaussparung aufgenommen, wobei das Schneidelement in einem drehachsennah zu positionierenden Längsendbereich desselben einen ersten Eingriffsvorsprung und in einem drehachsenfern zu positionierenden zweiten Längsendbereich desselben einen zweiten Eingriffsvorsprung aufweist.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 218 275 A1 beschreibt ein Verfahren zum Schweißen von Aluminium an Aluminium-Schweißverbindungen und von Stahl an Stahl-Schweißverbindungen unter Verwendung desselben Schweißgeräts, das als ein Widerstandspunktschweißgerät mit einem Paar Schweißelektroden ausgebildet ist, die einen Elektrodenflächenkrümmungsradius im Bereich zwischen 20 mm und 40 mm aufweisen. Dabei werden zuerst Aluminium-Schweißverbindungen und danach die Stahl-Schweißverbindungen hergestellt. Nach Fertigstellen der Stahl an Stahl-Schweißverbindungen werden die Schweißelektroden mit einem Schleifmittel gereinigt, um jegliche Ansammlung von Verunreinigung durch Aluminium auf den Elektroden zu entfernen.
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Außerdem wird auf die Druckschrift
US 2009/0302009 A1 verwiesen, aus der eine Elektrode zum Widerstandspunktschweißen bekannt ist.
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Basierend auf dieser Erkenntnis war es eine Aufgabe, eine Schweißelektrode bereitzustellen, die die Oxidschicht des Aluminiumwerkstoffs durchdringt, um die zuvor genannten Effekte zu umgehen.
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Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeug und der erfindungsgemäßen Schweißelektrode gelöst.
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Im Einzelnen wird ein erfindungsgemäßes Bearbeitungswerkzeug zum Einbringen eines Profils in eine Kontaktfläche mindestens einer Schweißelektrode vorgeschlagen, das einen ersten Abschnitt mit einer ersten Profilschneide aufweist und in einer Karkasse einer Fräsmaschine anzuordnen ist, wobei die Kontaktfläche der mindestens einen Schweißelektrode die erste Profilschneide kontaktiert und durch Rotation der Karkasse mit dem Bearbeitungswerkzeug um eine Mittelachse der Schweißelektrode das zu einem Profil der ersten Profilschneide komplementäre Profil in die Kontaktfläche der mindestens einen Schweißelektrode einzubringen ist, wobei das Profil eine Vielzahl von Einkerbungen und einen Bereich ohne Einkerbungen aufweist, der dazu ausgebildet ist, während einer Anwendung des Bearbeitungswerkzeugs in der mindestens einen Kontaktfläche der mindestens einen Schweißelektrode eine Vertiefung zu erzeugen, wobei sich der Bereich ohne Einkerbungen nach dem Anordnen in der Karkasse in einem Durchmesser von ungefähr 0,5 Millimeter bis 2,0 Millimeter um die Mittelachse erstreckt und die Zähne eine Höhe von einem Tal der Zähne zu einer Spitze der Zähne zwischen ungefähr 0,1 Millimeter und 0,5 Millimeter aufweisen.
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Dadurch bildet sich nach der Anwendung des Bearbeitungswerkzeugs auf eine Schweißelektrode in der Mitte der Schweißelektrode eine konzentrische Vertiefung aus, die sich positiv auf die Vermeidung des Schweißelektrodenverschleißes auswirkt. Da in der Regel in der Elektrodenmitte der Stromübergang erfolgt, herrschen an dieser Stelle die höchsten Temperaturen in einem Kontaktbereich zwischen der Elektrode und einem Blech bzw. Schweißpartners. Die Vertiefung in der Elektrodenmitte bewirkt eine Umleitung der Strompfade auf sich ausbildende Rillenprofilspitzen außerhalb der Elektrodenmitte. Hierdurch wird eine hohe Wärmeentwicklung in der Elektrodenmitte vermieden und der Verschleiß der Elektrode reduziert.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs steigt die Höhe der Zähne von einem Ende des Profils zu dem anderen Ende des Profils konisch an.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs sind die Täler der Einkerbungen auf einem Radius angeordnet.
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In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs schließt sich an den ersten Abschnitt ein zweiter Abschnitt mit zwei in entgegengesetzte Richtungen abragenden Flügeln an.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs schließt sich an den zweiten Abschnitt ein dritter Abschnitt mit einem Haltestumpf an.
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In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs weist der erste Abschnitt eine zweite Profilschneide mit einem zweiten Profil zum Einbringen eines zu dem zweiten Profil komplementären Profils in eine zweite Schweißelektrode auf.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs weist der erste Abschnitt eine im wesentlichen viereckige Form auf, wobei die erste Profilschneide auf einer ersten Randfläche angeordnet ist und die zweite Profilschneide auf einer zweiten Randfläche angeordnet ist, wobei die erste Randfläche und die zweite Randfläche schräg zueinander liegen.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs ist die erste Profilschneide und die zweite Profilschneide jeweils in einen Randbereich der entsprechenden ersten oder zweiten Randfläche eingearbeitet.
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In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs sind die Einkerbungen dazu ausgebildet, entsprechend ihrer Form Zähne in die erste und/oder zweite Schweißelektrode einzubringen, wobei die Einkerbungen flache, runde, spitze oder andere geometrische Formen als Täler der Einkerbungen aufweisen
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Darüber hinaus wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bearbeiten von Schweißelektroden vorgeschlagen, bei dem ein erfindungsgemäßes Bearbeitungswerkzeug in eine Karkasse eingespannt wird, wobei der erste Abschnitt des Bearbeitungswerkzeugs im wesentlichen eine Hälfte einer Kontaktfläche einer Schweißelektrode kontaktiert und durch Rotation der Karkasse mit dem Bearbeitungswerkzeug um eine Mittelachse der Schweißelektrode die erste Profilschneide des Bearbeitungswerkzeugs ein zu dem Profil der Profilschneide komplementäres Profil in eine Kontaktfläche der Schweißelektrode einbringt.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der erste Abschnitt des Bearbeitungswerkzeugs von zwei Schweißelektroden kontaktiert und durch Rotation der Karkasse mit dem Bearbeitungswerkzeug bringt die erste und die zweite Profilschneide jeweils in eine Kontaktfläche einer Schweißelektrode der zwei Schweißelektroden ein Profil ein, das zu dem jeweiligen Profil der entsprechenden ersten und zweiten Profilschneide komplementär ist.
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Ferner wird eine erfindungsgemäße Schweißelektrode zum Widerstandspunktschweißen vorgeschlagen, bei der eine Kontaktfläche ein Rillenprofil mit Einkerbungen aufweist, wobei sich durch die Einkerbungen Zähne herausbilden, die dazu ausgelegt sind, eine Oxidschicht eines Schweißpartners zu durchdringen, wobei die Kontaktfläche um eine Mittelachse der Schweißelektrode einen Bereich mit einer Vertiefung mit einem Durchmesser von ungefähr 0,5 Millimeter bis 2,0 Millimeter aufweist und die Zähne eine Höhe zwischen 0,1 Millimeter und 0,5 Millimeter aufweisen.
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In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode steigt die Höhe der Zähne von der Mittelachse zu einem Rand der Schweißelektrode konisch an.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode sind die Spitzen der Einkerbungen auf einem Radius angeordnet.
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In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode sind die Zähne spitz zulaufend oder rund oder flach ausgebildet.
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In noch einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode ist das Rillenprofil im wesentlichen auf der gesamten Kontaktfläche ausgebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode ist das Rillenprofil in die Kontaktfläche durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeug eingefräst.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs.
- 2 zeigt eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Vorrichtung aus 2.
- 4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode.
- 5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und soll das erfindungsgemäße Bearbeitungswerkzeug 10 und seine Anwendung näher beschrieben werden. Das Bearbeitungswerkzeug 10 weist einen ersten Abschnitt 12 auf. In den ersten Abschnitt 12 ist eine erste Profilschneide 14 eingearbeitet. Die erste Profilschneide 14 weist ein Profil 16 mit Einkerbungen und einen Bereich ohne Einkerbungen auf. Die erste Profilschneide 14 mit dem Profil 16 ist in eine erste Randfläche 18 des ersten Abschnitts 12 des Bearbeitungswerkzeugs 10 eingearbeitet. Der erste Abschnitt 12 weist im wesentlichen eine viereckige Form auf, die von der ersten Randfläche 18 und einer zweiten Randfläche 20, einer dritten Randfläche 22 und einer vierten Randfläche 24 sowie einer Frontfläche 26 begrenzt ist. Während dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens fallen Späne an, die während des Einarbeitens eines zu dem Profil 16 komplementären Profils 56 (4) in eine Schweißelektrode 50, 51 (2) entstehen. Damit die entstehenden Späne abgeführt bzw. abfließen können, liegen die erste Randfläche 18 und die zweite Randfläche 20 schräg zueinander, während die dritte Randfläche 22 und die vierte Randfläche 24 im wesentlichen parallel zueinander sind. Die dritte Randfläche 22 und die vierte Randfläche 24 erstrecken sich über den ersten Abschnitt 12 hinaus und definieren eine erste und eine zweite Seitenfläche des Bearbeitungswerkzeugs 10.
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Unter einem komplementären Profil der Schweißelektrode 50, 51 wird verstanden, dass das Profil 56 genau entgegengesetzt oder umgekehrt zu dem Profil 16 bzw. 17 ist. Sprich Zähne im Profil 16, 17 erzeugen Vertiefungen bzw. Einkerbungen in dem Profil 56, während Vertiefungen bzw. Einkerbungen im Profil 16, 17 Zähne in dem Profil 56 erzeugen.
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In der gezeigten Ausführungsform weist der erste Abschnitt 12 eine zweite Profilschneide 28 auf, die in die zweite Randfläche 20 eingearbeitet ist. Auch die zweite Profilschneide 28 weist ein Profil 17 mit Einkerbungen und einen Bereich ohne Einkerbungen auf. Das Profil 16 kann dabei von dem Profil 17 unterschiedlich sein. Beispielsweise kann eines der Profile planar sein, wodurch beispielsweise lediglich eine umlaufende Fase in eine Schweißelektrode 50, 51 eingebracht wird.
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Das Einarbeiten oder Einbringen des zu dem Profil 16 bzw. 17 komplementären Profils 56 in die Schweißelektrode 50, 51 wird dahingehend verstanden, dass ein Profil 56 in der Schweißelektrode 50, 51 ausgebildet wird. Dabei weist das Profil 56 ein entgegengesetztes bzw. umgekehrtes oder invertiertes Profil zu dem Profil 16, 17 auf.
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Das Profil 16, 17 ist in dem ersten Abschnitt 12 durch Einkerbungen definiert, deren Flanken im Wesentlichen spitz zulaufen. Dadurch bilden sich in der Kontaktfläche 52, 53 (2) der ersten und zweiten Schweißelektrode 50, 51 (2) spitz zulaufende Zahntäler aus. Die Einkerbungen bzw. die Zähne weisen eine Höhe bzw. eine Profilhöhe d (3) auf. Es ist vorgesehen, dass die sich ausbildenden Zähne auch abgeflacht, flach oder rund sein können, wodurch in diesen Fällen der Abstand zwischen den Flanken bzw. die Einkerbungen des Bearbeitungswerkzeuges 10 ebenfalls eine solche Form aufweisen. Ebenfalls ist vorgesehen, dass zwischen den Füßen der Zähne kein Abstand vorhanden ist, so dass die Flanken der Zähne ineinander übergehen, wodurch sich spitze Zähne in den Schweißelektroden 50, 51 ausbilden. Es ist auch vorgesehen, dass die Zähne vollständig über die Randfläche 18 bzw. 20 hinausragen, so dass die Fläche zwischen den Zähnen mit der entsprechenden Randfläche 18 bzw. 20 abschließt und/oder ggf. Teil davon ist. Um optimale Ergebnisse in Richtung Elektrodenverschleißreduzierung zu erzielen, sollte die Höhe der Zähne bzw. des Profils 16, 17 in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm liegen. In einer weiteren Ausführung ist es möglich, dass die Profilhöhe d sich aber auch konisch hin zu einem Rand des Profils 16, 17 verändert. Ferner kann das Profil 16, 17 einen Radius aufweisen, auf dem die Zähne bzw. die Spitzen und Täler der Zähne liegen, wie es in 2 angedeutet ist. In einem vorderen Bereich des ersten Abschnitts 12, der sich an die Frontfläche 26 anschließt, weist das Bearbeitungswerkzeug kein Profil 16, 17 auf. Eine Kante, die sich zwischen der Randfläche 18 bzw. 20 und der Seitenfläche 24 ausbildet, überragt dabei in dem Bereich ohne Einkerbungen die Täler, die sich zwischen den Zähnen des Profils 16 bzw. 17 ausbilden.
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An den ersten Abschnitt 12 schließt sich ein zweiter Abschnitt 30 an. Von dem zweiten Abschnitt 30 ragen in entgegengesetzte Richtungen ein erster Flügel 32 und ein zweiter Flügel 33 ab. Die Flügel 32, 33 unterstützen die Fixierung des Bearbeitungswerkzeugs 10 in einer Karkasse 40 (2) während eines Fräsvorgangs.
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An den zweiten Abschnitt 30 schließt sich ein dritter Abschnitt 34 an, der im wesentlichen einen Haltestumpf 36 zum Halten des Bearbeitungswerkzeugs 10 in der Karkasse 40 repräsentiert. Weiterhin weist der dritte Abschnitt 34 eine Ausnehmung 38 auf. Die Ausnehmung 38 kann beispielsweise zum Verschrauben des Bearbeitungswerkzeugs 10 in der Karkasse 40 vorgesehen sein.
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Das Bearbeitungswerkzeug 10 wird in einer Karkasse 40 angeordnet, um ein zu dem Profil 16 und/oder 17 komplementäres Profil 56 in eine erste Schweißelektrode 50 und/oder zweite Schweißelektrode 51 einzubringen, wie in 2 gezeigt. Mit anderen Worten wird durch das Profil 16 bzw. 17 ein zu dem Profil 16 bzw. 17 komplementäres Profil 56 in die Schweißelektrode 50, 51 eingebracht.
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Die Karkasse 40 ist dabei mehrteilig ausgebildet, wodurch mehrere Befestigungsmöglichkeiten des Bearbeitungswerkzeugs 10 in der Karkasse 40 ermöglicht werden. Beispielsweise kann das Bearbeitungswerkzeug 10 über Spannkräfte in der Karkasse 40 eingespannt werden. Alternativ ist vorstellbar, dass das Bearbeitungswerkzeug 10 in der Karkasse 40 verschraubt wird.
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Der erste Abschnitt 12 mit der ersten Profilschneide 14 kontaktiert dabei in etwa eine Hälfte einer Kontaktfläche 52 der ersten Schweißelektrode 50. Die zweite Profilschneide 28 kontaktiert ebenfalls eine Kontaktfläche 53 einer zweiten Schweißelektrode 51. Eine Kraft, die auf die Schweißelektroden 50, 51 bspw. durch eine nicht gezeigte Schweißzange aufgebracht wird, bestimmt dabei eine Eindringtiefe des Profils 16 oder 17 in die Schweißelektroden 50, 51 (s. 3). Die Karkasse 40 mit dem Bearbeitungswerkzeug 10 wird um eine Mittelachse 54 der ersten und der zweiten Schweißelektrode 50, 51 rotiert. Dabei schneidet die erste Profilschneide 14 und die zweite Profilschneide 28 das jeweilige Profil 16, 17 in die Kontaktflächen 52, 53 der ersten und zweiten Schweißelektroden 50, 51. Die Kontaktflächen 52, 53 erhalten dadurch ebenfalls ein Profil 56, wie in 4 gezeigt, das zu dem jeweiligen Profil 16, 17 komplementär bzw. umgekehrt dazu ist. Einkerbungen in dem Profil 16, 17 treten dabei als Zähne in der Schweißelektrode 50, 51 hervor. Erfindungsgemäß sind die Zähne dazu ausgebildet, in eine widerstandserhöhende Schicht des zu bearbeitenden Materials einzudringen.
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In 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs um die Mittelachse 54 der 2 gezeigt, der in 2 als Kreisausschnitt angedeutet ist. Es ist ersichtlich, dass der erste Abschnitt 12 des Bearbeitungswerkzeugs 10 sich im Wesentlichen über die Hälfte der Schweißelektroden 50, 51 bis zu der Mittelachse 54 erstreckt. Ebenfalls ersichtlich ist, dass der erste Abschnitt 12 an seinem vorderen Ende einen Bereich aufweist, der frei von den Profilen 16, 17 ist. Es hat sich herausgestellt, dass damit der Verschleiß der Schweißelektroden 50, 51 beim Aluminium-Punktschweißen weiter reduziert werden kann und die Qualität der Schweißpunkte besser ist. Dazu wird um die Mittelachse 54 der Schweißelektroden 50, 51 in einem Durchmesserbereich zwischen 0,5 mm bis 2,0 mm vor Beginn der Auskerbungen für die Rillenprofilierung, also vor Beginn der Profile 16, 17, keine Vertiefung bzw. Zähne 14, 28 für die Rillenprofilierung auf dem Fräsmesser 10 erzeugt. In der Elektrodenmitte wird somit eine konzentrische Vertiefung in einem Durchmesser zwischen 0,5 mm bis 2,0 mm gebildet, die sich positiv auf die Vermeidung des Elektrodenverschleißes auswirkt. Da in der Regel in der Elektrodenmitte der Stromübergang erfolgt, herrschen dort die höchsten Temperaturen im Kontaktbereich zwischen Schweißelektrode 50, 51 und einem zu bearbeitenden Werkstück oder Blech. Die kreisförmige Vertiefung in der Elektrodenmitte, erzeugt durch die Nicht-Aussparung bzw. die Nicht-Einbringung von Einkerbungen auf dem Fräsmesser 10 in dem in den 1, 2 und 3 linken Bereich des ersten Abschnitts 12, bewirkt eine Umleitung der Strompfade auf die Rillenprofilspitzen bzw. Spitzen der Zähne der Schweißelektroden 50, 51 außerhalb der Elektrodenmitte. Hierdurch wird eine hohe Wärmeentwicklung in der Elektrodenmitte vermieden und somit der Elektrodenverschleiß reduziert.
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Aufgrund der Rotation der Karkasse 40 mit dem Bearbeitungswerkzeugs 10 um die Mittelachse 54, wird ein Profil 56 (4) in der Kontaktfläche 52, 53 der Schweißelektrode 50, 51 eingebracht, die im wesentlichen konzentrische Rillen aufweist, wie in 4 ersichtlich. Die in 4 in Schnittdarstellung gezeigte Schweißelektrode 50, 51 stellt eine Schweißelektrodenkappe dar, die auf einer der Kontaktfläche 52, 53 abgewandten Seite eine Ausnehmung 58 aufweist, in die ein nicht gezeigter Stempel einer Schweißvorrichtung eingreifen kann.
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5 zeigt eine Situation, wie sie während des Schweißens mit einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode 50, 51 vorliegt. Die (spitz zulaufenden) Zähne des Profils 56 der Kontaktfläche 52, 53 der Schweißelektrode 50, 51 durchdringen eine Oxidschicht 62 eines beispielhaften Aluminium-Werkstoffs 60, wodurch einerseits die Kontaktfläche zwischen Elektrode und Werkstoff erhöht wird und andererseits der Kontaktwiderstand an der Schnittstelle zwischen der Schweißelektrode 50, 51 und dem Werkstoff 60 reduziert wird. Aufgrund des geringeren Kontaktwiderstands und der größeren Kontaktfläche kommt es während eines Stromflusses im Fortgang des Schweißprozesses auch zu einer geringeren Wärmeentwicklung an der Schnittstelle zwischen der Schweißelektrode 50, 51 und dem Werkstoff 60. Daraus resultiert eine Reduzierung des Verschleißes der Schweißelektrode 50, 51 und eine Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Schweißergebnisse und -qualität. Damit einhergehend werden die Kosten des Fügeverfahrens reduziert und die Wirtschaftlichkeit erhöht.
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Das Bearbeitungswerkzeug 10 ist in eine Standard-Elektrodenfräsvorrichtung einsetzbar und bietet die Möglichkeit einer Nachbearbeitung der Elektroden. Sollte die Schweißelektrode 50, 51 zu einem gewissen Grad verschlissen sein, kann ein „frisches“ Profil 56 in die Schweißelektrode 50, 51 mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeug 10 gefräst werden.
