DE102017203948A1 - Schweißelektrode, Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs und Vorrichtung hierfür - Google Patents

Schweißelektrode, Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs und Vorrichtung hierfür Download PDF

Info

Publication number
DE102017203948A1
DE102017203948A1 DE102017203948.5A DE102017203948A DE102017203948A1 DE 102017203948 A1 DE102017203948 A1 DE 102017203948A1 DE 102017203948 A DE102017203948 A DE 102017203948A DE 102017203948 A1 DE102017203948 A1 DE 102017203948A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contact element
welding electrode
welding
contact
electrode body
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.)
Withdrawn
Application number
DE102017203948.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Azeddine Chergui
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.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp 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 ThyssenKrupp Steel Europe AG, ThyssenKrupp AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority to DE102017203948.5A priority Critical patent/DE102017203948A1/de
Publication of DE102017203948A1 publication Critical patent/DE102017203948A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/002—Resistance welding; Severing by resistance heating specially adapted for particular articles or work
    • B23K11/0026—Welding of thin articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B23K11/115—Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes
    • B23K11/3009—Pressure electrodes
    • B23K11/3018—Cooled pressure electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0205—Non-consumable electrodes; C-electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/222—Non-consumable electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
    • B23K35/402—Non-consumable electrodes; C-electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/18—Layered products comprising a layer of metal comprising iron or steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B32B3/08—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022—Mechanical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/08—Interconnection of layers by mechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B23K2101/185—Tailored blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/15—Magnesium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
    • B23K2103/166—Multilayered materials
    • B23K2103/172—Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/206—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schweißelektrode (1) umfassend einen inneren Elektrodenkörper (2) und einen äußeren Elektrodenkörper (3), welche zumindest bereichsweise koaxial zueinander angeordnet sind und zwischen welchen zumindest bereichsweise eine Isolierung (4) angeordnet ist, mit einem Kontaktmittel (5) zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs, insbesondere eines Sandwichblechs, wobei das Kontaktmittel (5) mindestens ein erstes, mittleres Kontaktelement (5.1) und mindestens ein das erste Kontaktelement (5.1) koaxial umgebendes zweites Kontaktelement (5.2) umfasst, wobei das erste Kontaktelement (5.1) unmittelbar oder mittelbar elektrisch leitend mit dem inneren Elektrodenkörper (2) verbindbar oder verbunden ist, wobei das zweite Kontaktelement (5.2) zumindest bereichsweise elektrisch isolierend und insbesondere wärmeleitend ausgebildet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Schweißelektrode umfassend einen inneren Elektrodenkörper und einen äußeren Elektrodenkörper, welche zumindest bereichsweise koaxial zueinander angeordnet sind und zwischen welchen zumindest bereichsweise eine Isolierung angeordnet ist, mit einem Kontaktmittel zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs, insbesondere eines Sandwichblechs, wobei das Kontaktmittel mindestens ein erstes, mittleres Kontaktelement und mindestens ein das erste Kontaktelement koaxial umgebendes zweites Kontaktelement umfasst, wobei das erste Kontaktelement unmittelbar oder mittelbar elektrisch leitend mit dem inneren Elektrodenkörper verbindbar oder verbunden ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs, wobei das Sandwichblech mindestens zwei metallische Decklagen und mindestens eine zwischen den metallischen Decklagen angeordnete Polymerlage umfasst, wobei das Sandwichmaterial mit einem zu verschweißenden weiteren Blech in Kontakt gebracht wird, wobei eine erste Schweißelektrode auf der Seite des Sandwichmaterials angeordnet und eine zweite Schweißelektrode auf der Seite des weiteren Blechs in einem zu schweißenden Bereich angeordnet werden, wobei mindestens die erste Schweißelektrode mit einem ersten Strom beaufschlagt wird, um den zu schweißenden Bereich derart zu erwärmen, dass das Polymer in dem zu schweißenden Bereich erweicht und durch eine Relativbewegung der ersten und/oder zweiten Schweißelektrode das erweichte Polymer aus dem zu schweißenden Bereich verdrängt wird, bis sich die beiden Decklagen des Sandwichmaterials in dem zu schweißenden Bereich kontaktieren, welche anschließend in dem zu schweißenden Bereich durch einen zweiten Strom über die Schweißelektrode mit dem weiteren Blech widerstandpunktverschweißt werden, sowie eine Vorrichtung zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs mit mindestens einem weiteren Blech, wobei das Sandwichblech mindestens zwei metallische Decklagen und mindestens eine zwischen den metallischen Decklagen angeordnete Polymerlage umfasst, mit einer ersten Schweißelektrode und einer zweiten Schweißelektrode, die relativ zueinander bewegbar sind, mindestens einer Stromquelle und stromführende Leitungen.
  • Technischer Hintergrund
  • Sandwichbleche, die aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, vereinen gegensätzliche Eigenschaften, die durch Vollbleche nicht bereitgestellt werden können. So kann beispielsweise ein Sandwichblech, welches aus einer Polymer-Kernschicht, vorzugsweise aus einer thermoplastischen Kunststoff-Kernschicht mit zwei metallischen Decklagen besteht, insbesondere wenn die Kunststoff-Kernschicht in ihrer Dicke größer als die Dicke der metallischen Decklagen dimensioniert ist, vergleichbare Eigenschaften wie ein Vollblech mit verringertem Gewicht aufweisen. Um eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Widerstandpunktschweißverbindung zwischen einem gattungsgemäßen Sandwichblech und mindestens einem weiteren Bauteil erzeugen zu können, ist es erforderlich, das Polymer aufgrund seiner elektrisch isolierenden Wirkung aus dem Fügebereich zu entfernen, so dass die metallischen Decklagen im Fügebereich in elektrischen Kontakt gebracht werden können. Nicht nur beim Widerstandpunktschweißen sondern beispielsweise auch bei anderen Fügeverfahren wie zum Beispiel beim mechanischen Verbinden (Schrauben, Einsatz von Funktionselementen und/ oder Schweißbolzen) sollte die Kunststoff-Kernschicht aus dem Fügebereich vorher entfernt werden, da die Kernschicht einen negativen Einfluss auf den Fügeprozess haben kann, insbesondere unter bestimmten Fertigungsbedingungen (z. B. bei der kathodischen Tauchlackierung) eine Beeinträchtigung der Verbindungseigenschaften bewirken kann (z. B. Vorspannkraftverlust), oder insbesondere unter Betriebsbedingung eines Bauteiles ebenfalls eine Beeinträchtigung der Verbindungseigenschaften auftreten kann (z. B. Langzeitverhalten bei kombinierter Wechselbelastung, mechanisch bedingt, durch unterschiedlichen Temperatureinfluss, durch Feuchtigkeitseinfluss).
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 100 496 A1 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs mit einem weiteren Blech bekannt. Es werden zwei Schweißelektroden verwendet, die sowohl für die Vorbereitung, sprich zur Erwärmung des zu fügenden Bereichs (Vorwärmphase) an dem Sandwichblech mit anschließender Verdrängung des Polymers aus dem Fügebereich als auch zum Verschweißen des Sandwichbleches mit einem weiteren Blech (Schweißphase) dienen. Die Schweißelektrode weist über seine Elektrodenkappe eine relativ große Kontaktfläche auf, welche vorteilhaft effektiv Wärme in den zu fügenden Bereich abgeben, das Polymer entsprechend schnell erwärmen und damit zu einer schnellen Verdrängung des Polymers aus dem zu fügenden Bereich führen kann (Vorwärmphase). Die relativ große Kontaktfläche kann sich jedoch während des Schweißens nachteilig auswirken, da ein reduzierter Übergangswiderstand vorliegen kann, wodurch sich eine Schweißlinse nur verzögert oder gar nicht erst ausbilden kann. Es besteht daher Verbesserungspotential.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schweißelektrode sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, welche die vorgenannten Nachteile teilweise oder weitgehend vermeidet.
  • Gelöst wird das Problem gemäß einer ersten Lehre in Bezug auf eine Schweißelektrode mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Der Erfinder hat festgestellt, dass durch das Vorsehen der erfindungsgemäßen Schweißelektrode mit eine Kontaktmittel zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs, insbesondere eines Sandwichblechs, wobei das Kontaktmittel mindestens ein erstes, mittleres Kontaktelement und mindestens ein das erste Kontaktelement koaxial umgebendes zweites Kontaktelement umfasst, wobei das zweite Kontaktelement zumindest bereichsweise elektrisch isolierend und insbesondere wärmeleitend ausgebildet ist, sich eine erfindungsgemäße Umsetzung positiv sowohl auf die Vorwärmphase als auch auf die Schweißphase auswirken kann. Durch die zumindest bereichsweise elektrische Isolierung kann zumindest partiell kein Strom während der Schweißphase durch das zweite Kontaktelement des Kontaktmittels fließen und der Stromfluss konzentriert sich dadurch auf das erste Kontaktelement des Kontaktmittels, wodurch in vorteilhafter Weise ein hoher Übergangswiderstand für die Schweißphase und somit zur effektiven Ausbildung einer Schweißlinse bereitgestellt wird. Während der Vorwärmphase wirkt sich die zumindest partielle elektrische und gut wärmeleitende Eigenschaft des zweiten Kontaktelementes des Kontaktmittels positiv und effektiv auf die Wärmeübertragung aus. Die Nachteile aus dem Stand der Technik können durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode teilweise oder im Wesentlichen vermieden werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode kann das zweite Kontaktelement aus zwei unterschiedlichen Materiallagen gebildet sein, die miteinander verbunden sind oder in Kontakt stehen, wobei die erste Materiallage, die auf der Seite zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs angeordnet ist, elektrisch isolierend und wärmeleitend ausgebildet ist und die zweite Materiallage, die auf der der Schweißelektrode zugewandten Seite angeordnet ist, elektrisch leitend ausgebildet ist. Die beiden Materiallagen können stoffschlüssig oder lösbar miteinander verbunden sein. Durch die elektrisch leitende Eigenschaft der zweiten Materiallage kann diese mit einem Strom beaufschlagt werden, durch den Stromdurchfluss erwärmt werden, wodurch die entstehende Wärme an die elektrisch isolierende und gut wärmeleitende erste Materiallage geleitet bzw. übertragen werden kann. Die erste Materiallage kann aus einem keramischen Werkstoff, beispielsweise Al2O3, oder einem Keramik-Metall-Werkstoffverbund bestehen. Die zweite Materiallage kann aus einem elektrisch sehr gut leitenden Werkstoff, beispielsweise Kupfer oder Wolfram, bestehen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode ist das zweite Kontaktelement scheiben- oder tellerförmig ausgebildet und weist eine Zentralöffnung zur Aufnahme und/oder Durchführung des ersten Kontaktelementes auf. Die Ausgestaltung des zweiten Kontaktelementes als Scheiben- oder Tellerform sowie Größe hängt von der zu erfüllenden Aufgabe hinsichtlich des vorzubereitenden Fügebereichs respektive des zu verdrängenden Polymers aus dem zu schweißenden Fügebereichs ab. Die Zentralöffnung ermöglicht ein Hindurchführen des ersten Kontaktelementes zur Bereitstellung eines unmittelbaren Kontaktes mit dem zu schweißenden Fügebereich.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode ist das erste Kontaktelement pin- oder stiftförmig ausgebildet und weist insbesondere einen schulterförmig ausgebildeten Bereich zur Aufnahme und/oder Verbinden des unmittelbar an die Zentralöffnung angrenzenden Bereichs des zweiten Kontaktelementes auf. Der schulterförmig ausgebildete Bereich kann den die Zentralöffnung angrenzenden Bereich des zweiten Kontaktelementes form- und/oder kraftschlüssig aufnehmen und einen elektrischen Kontakt zum Kontaktmittel, insbesondere zu der zweiten Materiallage herstellen, wenn vorzugsweise das Kontaktmittel aus zwei Materiallagen besteht. Das erste Kontaktelement besteht aus einem sehr gut elektrisch leitenden Werkstoff, vorzugsweise aus Wolfram. Durch die entsprechende Ausführung des ersten Kontaktelementes mit einer reduzierten Fläche zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs, vorzugsweise Sandwichblechs, im Vergleich zur Fläche des zweiten Kontaktelementes zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs liegt ein hoher Übergangswiderstand vor, der sich positiv auf die Schweißphase auswirkt.
  • Um eine Austauschbarkeit sicher zu stellen, ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode das Kontaktmittel lösbar an der Schweißelektrode angebunden. Die lösbare Anbindung ist vorteilhaft, wenn beispielsweise die Verschleißgrenze des Kontaktmittels erreicht ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode sind der innere und der äußere Elektrodenkörper jeweils als Hohlprofil mit einer bestimmten Wandstärke ausgebildet. Dadurch kann beispielsweise im Vergleich zu einem inneren Elektrodenkörper aus einem Vollmaterial eine gewichtsreduzierte Schweißelektrode bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode weist der äußere Elektrodenkörper auf der dem Kontaktelement zugewandten Seite einen schulterförmig ausgebildeten Bereich zur Aufnahme und/oder Verbinden des unmittelbar an die umlaufende Kante angrenzenden Bereichs des zweiten Kontaktelementes auf. Der schulterförmig ausgebildete Bereich kann den die umlaufende Kante angrenzenden Bereich des zweiten Kontaktelementes form- und/oder kraftschlüssig aufnehmen und einen elektrischen Kontakt zum Kontaktmittel, insbesondere zu der zweiten Materiallage herstellen, wenn vorzugsweise das Kontaktmittel aus zwei Materiallagen besteht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode weist der innere Elektrodenkörper, insbesondere auf der dem Kontaktelement abgewandten Seite eine Geometrie auf, die einem Standard-Schaft zur Aufnahme an einer Standard-Schweißzange entspricht. Dadurch kann vorteilhaft die Schweißelektrode in jeder Standard- respektive genormten Schweißzange eingesetzt werden, wodurch die erfindungsgemäße Schweißelektrode auf jede Standard-Schweißzange (Standard Schaftanbindungen nach Norm) adaptierbar ist und in vorteilhafter Weise auch die Stromquelle sowie die (Schweiß-) Stromsteuerung einer Standard-Schweißzange für den Prozess verwenden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode weist der innere Elektrodenkörper auf der dem Kontaktelement zugewandten Seite, insbesondere einen Kontaktbereich zur unmittelbaren oder mittelbaren Aufnahme des Kontaktelements eine im Vergleich zum restlichen Bereich des inneren Elektrodenkörpers geringere Wandstärke auf. Bevorzugt ist ein Zwischenstück angeordnet, welches zwischen dem inneren Elektrodenkörper und dem Kontaktelement anordenbar oder angeordnet und/oder verbindbar oder verbunden ist, wobei das Zwischenstück elektrisch leitend ausgebildet ist und eine elektrische Verbindung zwischen dem inneren Elektrodenkörper und dem mindestens ersten Kontaktelement des Kontaktmittels herstellt. Weiter bevorzugt weist das Zwischenstück einen ersten Verbindungsbereich auf, welcher auf der dem inneren Elektrodenkörper zugewandten Seite derart ausgebildet ist, dass der Kontaktbereich des inneren Elektrodenkörpers in den ersten Verbindungsbereich des Zwischenstücks eingreifen kann, um einen Form- und/oder Kraftschluss zwischen innerem Elektrodenkörper und Zwischenstück zu bilden. Das Zwischenstück weist einen zweiten Verbindungsbereich auf, welcher auf der dem Kontaktelement zugewandten Seite derart ausgebildet ist, dass zumindest das erste Kontaktelement des Kontaktelementes im zweiten Verbindungsbereich des Zwischenstücks zur Bildung eines Form- und/oder Kraftschluss zwischen Zwischenstück und dem zumindest ersten Kontaktelement des Kontaktmittels anordenbar oder angeordnet ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode weist der äußere Elektrodenkörper einen Anschlussbereich auf, an welchen mittel- oder unmittelbar eine stromführende Leitung angeschlossen werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schweißelektrode weist die Schweißelektrode einen Hohlraum auf. Zum einen kann durch das Vorsehen eines Hohlraums positiv Einfluss auf die Masse der Schweißelektrode genommen werden. Zum anderen kann durch den Hohlraum insbesondere ein Kühlmedium zum Kühlen der Schweißelektrode durchgeleitet werden, wobei insbesondere durch die Kühlung gezielt die Wärmemenge und/oder Wärmeverteilung gesteuert werden kann.
  • Gelöst wird das Problem gemäß einer zweiten Lehre in Bezug auf ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14. Insbesondere wird als weiteres Blech ein Sandwichblech zum Widerstandpunktschweißen mit einem Sandwichblech verwendet.
  • Gelöst wird das Problem gemäß einer dritten Lehre in Bezug auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt:
    • 1a) und 1b): ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im schematischen Schnitt zu einem ersten Zeitpunkt (Vorwärmphase),
    • 2a) und 2b): ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im schematischen Schnitt zu einem zweiten Zeitpunkt (Schweißphase) und
    • 3): einen schematischen Schnitt durch den unteren Teil einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • In den 1a) und 2a) ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 9 im schematischen Schnitt dargestellt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 9 kann ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs 11 mit mindestens einem weiteren Blech, beispielsweise mit einem monolithischen Blech oder vorzugsweise mit einem weiteren Sandwichblech 11 umgesetzt werden. Das Sandwichblech 11 umfasst mindestens zwei metallische Decklagen 11.1, 11.2 und mindestens eine zwischen den metallischen Decklagen 11.1, 11.2 angeordnete Polymerlage 11.3. Die Vorrichtung 9 umfasst eine erste Schweißelektrode 1 und eine zweite Schweißelektrode 1, die über geeignete Mittel, welche hier nicht dargestellt sind, relativ zueinander bewegbar sind, mindestens eine Stromquelle 10 und stromführende Leitungen 8, 8.1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 9 ist vorzugsweise Bestandteil einer Handhabungseinrichtung, z. B. eines Industrieroboters.
  • In 3) ist in einem schematischen Schnitt der untere Teil einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode 1 in einer vergrößerten Darstellung gezeigt, wie sie in der Vorrichtung 9 als erste und zweite Schweißelektrode 1 eingesetzt ist. Die Schweißelektrode 1 umfasst einen inneren Elektrodenkörper 2 und einen äußeren Elektrodenkörper 3, welche zumindest bereichsweise koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils als Hohlprofil mit einer bestimmten Wandstärke ausgebildet sind und zwischen welchen zumindest bereichsweise eine Isolierung 4 angeordnet ist. Die Schweißelektrode 1 umfasst ferner ein Kontaktmittel 5 zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs, insbesondere eines Sandwichblechs, wobei das Kontaktmittel 5 mindestens ein erstes, mittleres Kontaktelement 5.1 und mindestens ein das erste Kontaktelement 5.1 koaxial umgebendes zweites Kontaktelement 5.2. Das zweite Kontaktelement 5.2 ist scheiben- oder tellerförmig ausgebildet und weist eine Zentralöffnung 5.21 zur Aufnahme und/oder Durchführung des ersten Kontaktelementes 5.1, welcher pin- oder stiftförmig ausgebildet ist, insbesondere einen schulterförmig ausgebildeten Bereich 5.11 zur Aufnahme und/oder Verbinden des unmittelbar an die Zentralöffnung 5.21 angrenzenden Bereichs 5.211 des zweiten Kontaktelementes 5.2 auf. Das zweite Kontaktelement 5.2 ist aus zwei unterschiedlichen Materiallagen 5.22, 5.23 gebildet. Die zwei unterschiedlichen Materiallagen 5.22, 5.23 sind, insbesondere stoffschlüssig, miteinander verbunden oder stehen in Kontakt, wobei die erste Materiallage 5.22, die auf der Seite zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs 11 angeordnet ist, elektrisch isolierend und insbesondere wärmeleitend ausgebildet ist. Die zweite Materiallage 5.23, die auf der der Schweißelektrode 1 zugewandten Seite angeordnet ist, ist elektrisch leitend ausgebildet. Dadurch ist das zweite Kontaktelement 5.2 zumindest bereichsweise elektrisch isolierend und insbesondere wärmeleitend ausgebildet. Der äußere Elektrodenkörper 3 weist auf der dem Kontaktmittel 5 zugewandten Seite einen schulterförmig ausgebildeten Bereich 3.1 zur Aufnahme und/oder Verbinden des unmittelbar an die umlaufende Kante 5.24 angrenzenden Bereichs 5.212 des zweiten Kontaktelementes 5.2 auf. Der innere Elektrodenkörper 2 weist auf der dem Kontaktmittel 5 zugewandten Seite, insbesondere einen Kontaktbereich 2.2 zur unmittelbaren oder mittelbaren Aufnahme des Kontaktmittels 5 eine im Vergleich zum restlichen Bereich des inneren Elektrodenkörpers 2 geringere Wandstärke auf, wobei ein Zwischenstück 6 vorgesehen ist, welches zwischen dem inneren Elektrodenkörper 2 und Kontaktelement 5 anordenbar oder angeordnet und/oder verbindbar oder verbunden ist. Das Zwischenstück 6 ist elektrisch leitend ausgebildet und stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem inneren Elektrodenkörper 2 und dem mindestens ersten Kontaktelement 5.1 des Kontaktmittels 5 her. Dadurch ist das erste Kontaktelement 5.1 mittelbar elektrisch leitend mit dem inneren Elektrodenkörper 2 verbindbar oder verbunden. Alternativ und hier nicht dargestellt, kann das erste Kontaktelement 5.1 derart ausgebildet sein, dass ein Zwischenstück 6 nicht benötigt wird und dadurch das erste Kontaktelement 5.1 unmittelbar elektrisch leitend mit dem inneren Elektrodenkörper 2 verbindbar oder verbunden sein kann. Das Zwischenstück 6 weist einen ersten Verbindungsbereich 6.1 auf, welcher auf der dem inneren Elektrodenkörper 2 zugewandten Seite derart ausgebildet ist, dass der Kontaktbereich 2.2 des inneren Elektrodenkörpers 2 in den ersten Verbindungsbereich 6.1 des Zwischenstücks 6 eingreifen kann, um einen Form- und/oder Kraftschluss zwischen innerem Elektrodenkörper 2 und Zwischenstück 6 zu bilden. Das Zwischenstück 6 weist ferner einen zweiten Verbindungsbereich 6.2 auf, welcher auf der dem Kontaktmittel 5 zugewandten Seite derart ausgebildet ist, dass zumindest das erste Kontaktelement 5.1 des Kontaktmittels 5 im zweiten Verbindungsbereich 6.2 des Zwischenstücks 6 zur Bildung eines Form- und/oder Kraftschluss zwischen Zwischenstück 6 und dem zumindest ersten Kontaktelement 5.1 des Kontaktmittels 5 anordenbar oder angeordnet ist.
  • Die Schweißelektrode 1 weist einen Hohlraum 1.1 auf, in welchem insbesondere ein Kühlmedium zur Kühlung der Schweißelektrode 1 durchgeleitet werden kann. Der äußere Elektrodenkörper 3 der Schweißelektrode 1 weist einen Anschlussbereich 7 auf, an welchen mittel- oder unmittelbar eine stromführende Leitung 8 angeschlossen werden kann. Die Geometrie des inneren Elektrodenkörpers 2 der Schweißelektrode 1, insbesondere auf der dem Kontaktmittel 5 abgewandten Seite 2.1 ist derart, dass sie einem Standard-Schaft zur Aufnahme an einer Standard-Schweißzange entspricht. Das Kontaktmittel 5 ist vorzugsweise lösbar an der Schweißelektrode 1 verbindbar oder verbunden.
  • In 1a) ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem ersten Zeitpunkt, nämlich die Vorwärmphase zur Vorbereitung der zu schweißenden Sandwichbleche 11 in einem Fügebereich 12 gezeigt. In 1b) ist der Fügebereich 12 vergrößert dargestellt. Im Fügebereich 12 werden von beiden Seiten die erste und zweite Schweißelektrode 1 mit den jeweils ihr zugeordneten metallischen Decklagen 11.1 der Sandwichbleche 11 in Kontakt gebracht, insbesondere durch relativ zueinander bewegbare Schweißelektroden 1, wobei die Vorrichtung 9 beispielsweise als Zange, vorzugsweise als Standard-Schweißzange ausgebildet sein kann, wobei die Schweißelektroden 1 an nicht dargestellten Zangenarmen anbringbar bzw. angebracht sind. Mittels einer Stromquelle 10 wird ein erster Strom bereitgestellt. Über eine stromführende Leitung 8.1 ist zunächst die Stromquelle 10 mit dem inneren Elektrodenkörper 2 der ersten Schweißelektrode 1 elektrisch verbunden. Der erste Strom, symbolisiert durch Pfeile, erreicht dadurch den inneren Elektrodenkörper 2 der Schweißelektrode 1, welcher über das mit dem Zwischenstück 6 elektrisch verbundene erste Kontaktelement 5.1 und zweite Kontaktelement 5.2 respektive die zweite Materiallage 5.23 des zweiten Kontaktelementes 5.2 in das Kontaktmittel 5 gelangt. Durch die Polymerlagen 11.3 in den Sandwichblechen 11, die elektrisch isolierend sind, kann kein Strom zur zweiten Schweißelektrode 1 durch die Sandwichbleche 11 fließen. Der erste Strom gelangt über die zweite Materiallage 5.23 des zweiten Kontaktelementes 5.2 in den äußeren Elektrodenkörper 3, der einen Anschlussbereich 7 aufweist, an welchen mittel- oder unmittelbar eine stromführende Leitung 8 angeschlossen ist bzw. verbunden ist. Die elektrische Isolierung 4 zwischen dem inneren und dem äußeren Elektrodenkörper 2, 3 verhindert einen Kurzschluss. Die stromführende Leitung 8 ist beispielsweise eine Strombrücke, welche mit ihrem ersten Ende am Anschlussbereich 7 der ersten Schweißelektrode 1 und mit ihrem zweiten Ende am Anschlussbereich 7 der zweiten Schweißelektrode 1 elektrisch verbunden ist, so dass der erste Strom an die zweite Schweißelektrode 1 weitergeleitet werden kann. Der Aufbau der zweiten Schweißelektrode 1 ist identisch zur ersten Schweißelektrode 1, so dass der erste Strom in umgekehrter Reihenfolge zur ersten Schweißelektrode 1 durch die einzelnen Bestandteile der zweiten Schweißelektrode 1 fließt (1b). Der erste Strom fließt durch den äußeren Elektrodenkörper 3 der zweiten Schweißelektrode 1, durch die zweite Materiallage 5.23 des zweiten Kontaktelementes 5.2, durch das erste Kontaktelement 5.1 des Kontaktmittels 5 und gelangt über das Zwischenstück 6 in den inneren Elektrodenkörper 2 der zweiten Schweißelektrode 1. Über eine stromführende Leitung 8.1, welche mit dem inneren Elektrodenkörper 2 der zweiten Schweißelektrode 1 und der Stromquelle 10 verbunden ist, ist der Stromkreis geschlossen.
  • Der über das Kontaktmittel 5 geführte erste Strom bewirkt eine Erwärmung des ersten Kontaktelementes 5.1 sowie der zweiten Materiallage 5.23 des zweiten Kontaktelementes 5.2, wobei die erste Materiallage 5.22 des zweiten Kontaktelementes 5.2 elektrisch isolierend und wärmeleitend ausgebildet ist, welche über Wärmeleitung mit der in Kontakt stehenden bzw. stoffschlüssig verbundenen zweiten Materiallage 5.23 erwärmt wird. Die Erwärmung der Kontaktmittel 5 führen durch Wärmeleitung zur Erwärmung der mit den Kontaktmitteln 5 in Kontakt stehenden metallischen Decklagen 11.1 der beiden Sandwichbleche 11 im zu erzeugenden Fügebereich 12. Durch Wärmeleitung erreicht die Wärme die Polymerlagen 11.3, welche im zu erzeugenden Fügebereich 12 erweichen und durch Relativbewegung der beiden Schweißelektroden 1 zueinander, die erweichten Polymerlagen 11.3 aus dem Fügebereich 12 verdrängen, so dass die metallischen Decklagen 11.1, 11.2 in elektrischen Kontakt gebracht werden können.
  • In 2a) ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem zweiten Zeitpunkt, nämlich die Schweißphase zur Erzeugung einer Widerstandpunktschweißverbindung 13 im Fügebereich 12 zwischen den einzelnen metallischen Decklagen 11.1, 11.2 respektive zwischen den Sandwichblechen 11 gezeigt. In 2b) ist der Fügebereich 12 vergrößert dargestellt. Dadurch dass die Polymerlagen 11.3 aus dem Fügebereich 12 verdrängt worden sind, stehen die metallischen Decklagen 11.1, 11.2 der beiden Sandwichbleche 11 in elektrischem Kontakt. Ein zweiter Strom fließt nun von der Stromquelle 10 kommend durch die Leitung 8.1, durch den inneren Elektrodenkörper 2, das Zwischenstück 6 und das erste Kontaktelement 5.1 der ersten Schweißelektrode 1 und wird über die in elektrischem Kontakt stehenden metallischen Decklagen 11.1, 11.2 geführt. Abgegriffen wird der zweite Strom von der zweiten Schweißelektrode 1. Der zweite Strom fließt durch das erste Kontaktelement 5.1, das Zwischenstück 6 und den inneren Elektrodenkörper 2 der zweiten Schweißelektrode 1 und wird über die Leitung 8.1 an die Stromquelle 10 zum Schließen des Stromkreises zurückgeführt. Durch die zumindest bereichsweise elektrische Isolierung kann zumindest bereichsweise kein Strom während der Schweißphase durch das zweite Kontaktelement 5.2 des Kontaktmittels 5 fließen und der Stromfluss konzentriert sich dadurch auf das erste Kontaktelement 5.1 des Kontaktmittels 5, wodurch in vorteilhafter Weise ein hoher Übergangswiderstand für die Schweißphase und somit zur effektiven Ausbildung einer Schweißlinse 13 bereitgestellt wird.
  • Die metallischen Decklagen 11.1, 11.2 des Sandwichblechs 11 bestehen vorzugsweise aus Stahl. Aluminium und/oder Magnesium kommen ebenfalls als metallische Decklage in Frage. Die Polymerlage 11.3 des Sandwichblechs 11 kann eine einlagige oder mehrlagige Kunststoff-Kernschicht, vorzugsweise eine thermoplastische Kunststoff-Kernschicht sein. Die Dicke der Polymerlage 11.3 ist vorzugsweise größer gewählt als die Dicke mindestens einer, insbesondere größer als die Summe der beiden metallischen Decklagen 11.1,11.2.
  • Das Material des inneren Elektrodenkörpers 2 und des äußeren Elektrodenkörpers 3 bestehen aus einem elektrisch gut leitenden, metallischen Material, vorzugsweise aus Kupfer.
  • Das erste Kontaktelement 5.1 besteht aus einem elektrisch leitenden Material mit einem hohen elektrischen Widerstand, beispielsweise aus Wolfram, Wolfram-Titan oder Wolfram-Stahl. Die erste Materiallage 5.22 des zweiten Kontaktelementes 5.2 besteht aus einem elektrisch isolierenden, gut wärmeleitenden Material, beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff, beispielsweise Al2O3, oder einem Keramik-Metall-Werkstoffverbund. Die zweite Materiallage 5.23 des zweiten Kontaktelementes 5.2 kann aus einem elektrisch sehr gut leitenden Werkstoff, beispielsweise Kupfer oder Wolfram, bestehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schweißelektrode
    1.1
    Hohlraum
    2
    innerer Elektrodenkörper
    2.1
    Geometrie des inneren Elektrodenkörpers
    2.2
    Kontaktbereich des inneren Elektrodenkörpers
    3
    äußerer Elektrodenkörper
    3.1
    schulterförmig ausgebildeter Bereich
    4
    Isolierung
    5
    Kontaktmittel
    5.1
    erstes Kontaktelement
    5.11
    schulterförmig ausgebildeter Bereich
    5.2
    zweites Kontaktelement
    5.21
    Zentralöffnung im zweiten Kontaktelement
    5.211
    an die Zentralöffnung angrenzender Bereich des zweiten Kontaktelementes
    5.212
    an die umlaufende Kante angrenzender Bereich des zweiten Kontaktelementes
    5.22
    erste Materiallage des zweiten Kontaktelementes
    5.23
    zweite Materiallage des zweiten Kontaktelementes
    5.24
    umlaufende Kante des zweiten Kontaktelementes
    6
    Zwischenstück
    6.1, 6.2
    erster, zweiter Verbindungsbereich des Zwischenstücks
    7
    Anschlussbereich an der äußeren Schweißelektrode
    8, 8.1
    stromführende Leitung
    9
    Vorrichtung
    10
    Stromquelle
    11
    Sandwichblech
    11.1, 11.2
    metallische Decklagen des Sandwichblechs
    11.3
    Polymerlage des Sandwichblechs
    12
    Fügebereich
    13
    Widerstandpunktschweißverbindung
  • 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
    • DE 102015100496 A1 [0003]

Claims (16)

  1. Schweißelektrode (1) umfassend einen inneren Elektrodenkörper (2) und einen äußeren Elektrodenkörper (3), welche zumindest bereichsweise koaxial zueinander angeordnet sind und zwischen welchen zumindest bereichsweise eine Isolierung (4) angeordnet ist, mit einem Kontaktmittel (5) zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs, insbesondere eines Sandwichblechs, wobei das Kontaktmittel (5) mindestens ein erstes, mittleres Kontaktelement (5.1) und mindestens ein das erste Kontaktelement (5.1) koaxial umgebendes zweites Kontaktelement (5.2) umfasst, wobei das erste Kontaktelement (5.1) unmittelbar oder mittelbar elektrisch leitend mit dem inneren Elektrodenkörper (2) verbindbar oder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kontaktelement (5.2) zumindest bereichsweise elektrisch isolierend und insbesondere wärmeleitend ausgebildet ist.
  2. Schweißelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kontaktelement (5.2) aus zwei unterschiedlichen Materiallagen (5.22, 5.23) gebildet ist, die miteinander verbunden sind oder in Kontakt stehen, wobei die erste Materiallage (5.22), die auf der Seite zum Kontaktieren eines zu schweißenden Blechs angeordnet ist, elektrisch isolierend ausgebildet ist und die zweite Materiallage (5.23), die auf der der Schweißelektrode (1) zugewandten Seite angeordnet ist, elektrisch leitend ausgebildet ist.
  3. Schweißelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kontaktelement (5.2) scheiben- oder tellerförmig ausgebildet ist und eine Zentralöffnung (5.21) zur Aufnahme und/oder Durchführung des ersten Kontaktelementes (5.1) aufweist.
  4. Schweißelektrode nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kontaktelement (5.1) pin- oder stiftförmig ausgebildet ist und insbesondere einen schulterförmig ausgebildeten Bereich (5.11) zur Aufnahme und/oder Verbinden des unmittelbar an die Zentralöffnung (5.21) angrenzenden Bereichs (5.211) des zweiten Kontaktelementes (5.2) aufweist.
  5. Schweißelektrode nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmittel (5) lösbar an der Schweißelektrode (1) verbindbar oder verbunden ist.
  6. Schweißelektrode nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und der äußere Elektrodenkörper (2, 3) jeweils als Hohlprofil mit einer bestimmten Wandstärke ausgebildet sind.
  7. Schweißelektrode nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Elektrodenkörper (3) auf der dem Kontaktelement (5) zugewandten Seite einen schulterförmig ausgebildeten Bereich (3.1) zur Aufnahme und/oder Verbinden des unmittelbar an die umlaufende Kante (5.24) angrenzenden Bereichs (5.212) des zweiten Kontaktelementes (5.2) aufweist.
  8. Schweißelektrode nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Elektrodenkörper (2), insbesondere auf der dem Kontaktelement (5) abgewandten Seite (2.1) eine Geometrie aufweist, die einem Standard-Schaft zur Aufnahme an einer Standard-Schweißzange entspricht.
  9. Schweißelektrode nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Elektrodenkörper (2) auf der dem Kontaktelement (5) zugewandten Seite, insbesondere einen Kontaktbereich (2.2) zur unmittelbaren oder mittelbaren Aufnahme des Kontaktelements (5) eine im Vergleich zum restlichen Bereich des inneren Elektrodenkörpers (2) geringere Wandstärke aufweist.
  10. Schweißelektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Zwischenstück (6) angeordnet ist, welches zwischen inneren Elektrodenkörper (2) und Kontaktmittel (5) anordenbar oder angeordnet und/oder verbindbar oder verbunden ist, wobei das Zwischenstück (6) elektrisch leitend ausgebildet ist und eine elektrische Verbindung zwischen dem inneren Elektrodenkörper (2) und dem mindestens ersten Kontaktelement (5.1) des Kontaktmittels (5) herstellt.
  11. Schweißelektrode nach ein Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (6) einen ersten Verbindungsbereich (6.1) aufweist, welcher auf der dem inneren Elektrodenkörper (2) zugewandten Seite derart ausgebildet ist, dass der Kontaktbereich (2.2) des inneren Elektrodenkörpers (2) in den ersten Verbindungsbereich (6.1) des Zwischenstücks (6) eingreifen kann, um einen Form- und/oder Kraftschluss zwischen innerem Elektrodenkörper (2) und Zwischenstück (6) zu bilden, und das Zwischenstück (6) einen zweiten Verbindungsbereich (6.2) aufweist, welcher auf der dem Kontaktelement (5) zugewandten Seite derart ausgebildet ist, dass zumindest das erste Kontaktelement (5.1) des Kontaktelementes (5) im zweiten Verbindungsbereich (6.2) des Zwischenstücks (6) zur Bildung eines Form- und/oder Kraftschluss zwischen Zwischenstück (6) und dem zumindest ersten Kontaktelement (5.1) des Kontaktelementes (5) anordenbar oder angeordnet ist.
  12. Schweißelektrode nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Elektrodenkörper (3) einen Anschlussbereich (7) aufweist, an welchen mittel- oder unmittelbar eine stromführende Leitung (8) angeschlossen werden kann.
  13. Schweißelektrode nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißelektrode (1) einen Hohlraum (1.1) aufweist, in welchem insbesondere ein Kühlmedium zur Kühlung der Schweißelektrode (1) durchgeleitet werden kann.
  14. Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs, wobei das Sandwichblech mindestens zwei metallische Decklagen und mindestens eine zwischen den metallischen Decklagen angeordnete Polymerlage umfasst, wobei das Sandwichmaterial mit einem zu verschweißenden weiteren Blech in Kontakt gebracht wird, wobei eine erste Schweißelektrode auf der Seite des Sandwichmaterials angeordnet und eine zweite Schweißelektrode auf der Seite des weiteren Blechs in einem zu schweißenden Bereich angeordnet werden, wobei mindestens die erste Schweißelektrode mit einem ersten Strom beaufschlagt wird, um den zu schweißenden Bereich derart zu erwärmen, dass das Polymer in dem zu schweißenden Bereich erweicht und durch eine Relativbewegung der ersten und/oder zweiten Schweißelektrode das erweichte Polymer aus dem zu schweißenden Bereich verdrängt wird, bis sich die beiden Decklagen des Sandwichmaterials in dem zu schweißenden Bereich kontaktieren, welche anschließend in dem zu schweißenden Bereich durch einen zweiten Strom über die Schweißelektrode mit dem weiteren Blech widerstandpunktverschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schweißelektrode und/oder zweite Schweißelektrode verwendet werden, die nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet sind.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Blech ein Sandwichblech verwendet wird.
  16. Vorrichtung (9) zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs (11) mit mindestens einem weiteren Blech (11), wobei das Sandwichblech (11) mindestens zwei metallische Decklagen (11.1, 11.2) und mindestens eine zwischen den metallischen Decklagen (11.1, 11.2) angeordnete Polymerlage (11.3) umfasst, mit einer ersten Schweißelektrode (1) und einer zweiten Schweißelektrode (1), die relativ zueinander bewegbar sind, mindestens einer Stromquelle (10) und stromführende Leitungen (8, 8.1), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schweißelektrode (1) und/oder zweite Schweißelektrode (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet sind.
DE102017203948.5A 2017-03-09 2017-03-09 Schweißelektrode, Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs und Vorrichtung hierfür Withdrawn DE102017203948A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017203948.5A DE102017203948A1 (de) 2017-03-09 2017-03-09 Schweißelektrode, Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs und Vorrichtung hierfür

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017203948.5A DE102017203948A1 (de) 2017-03-09 2017-03-09 Schweißelektrode, Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs und Vorrichtung hierfür

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017203948A1 true DE102017203948A1 (de) 2018-09-13

Family

ID=63259150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017203948.5A Withdrawn DE102017203948A1 (de) 2017-03-09 2017-03-09 Schweißelektrode, Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs und Vorrichtung hierfür

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017203948A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2733256A1 (de) 1976-07-27 1978-02-02 Politechnika Warszawska Elektrode zum widerstandspressschweissen von werkstuecken mit elektrisch isolierenden ueberzuegen
US4650951A (en) 1983-09-26 1987-03-17 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Method of welding laminates each having the structure of metal layer/thermally softenable insulating layer/metal layer
DE102015100496A1 (de) 2015-01-14 2016-07-14 Thyssenkrupp Ag Schweißelektrode, Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen von Sandwichblechen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2733256A1 (de) 1976-07-27 1978-02-02 Politechnika Warszawska Elektrode zum widerstandspressschweissen von werkstuecken mit elektrisch isolierenden ueberzuegen
US4650951A (en) 1983-09-26 1987-03-17 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Method of welding laminates each having the structure of metal layer/thermally softenable insulating layer/metal layer
DE102015100496A1 (de) 2015-01-14 2016-07-14 Thyssenkrupp Ag Schweißelektrode, Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen von Sandwichblechen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2739427B1 (de) Fügen von blechartigen bauelementen mit zwischenschicht aus thermoplastischem kunststoff
EP3030373B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum widerstandsschweissen von sandwichblechen
DE102014008623A1 (de) Verfahren zum Widerstandspunktschweißen eines Sandwichmaterials und Vorrichtung hierfür
DE10060390A1 (de) Stanznietverfahren
DE102015112770A1 (de) Fügen mit Fügehilfselementen
EP0162192B1 (de) Verfahren zum kohärenten Verbinden von Bauteilen mit einem deformierbaren Hilfsmaterial, insbesondere zum Verbinden dünnwandiger Bauteile
DE102014208706A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fügen eines Verbundblechbauteils mit einem Funktionselement
DE102019100651A1 (de) Widerstandspunktschweißverfahren
DE102015118058A1 (de) Neue Fügetechnologie für Mischverbindungen
DE102014208708A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fügen eines Verbundblechbauteils mit einem weiteren Bauteil
DE102014111502B4 (de) Integriertes Widerstandsschweißen von Funktionselement und Hilfselement
EP3245021B1 (de) Schweisselektrode, verfahren und vorrichtung zum schweissen von sandwichblechen
DE102015207517A1 (de) Fügesystem
DE102017205940A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds und Kraftfahrzeug
DE102017203948A1 (de) Schweißelektrode, Verfahren zum Widerstandpunktschweißen eines Sandwichblechs und Vorrichtung hierfür
DE102014109523A1 (de) Verfahren zur Verbindung von zwei Bauteilen
DE102015100849B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Widerstandsschweißen eines Sandwichblechs
DE102014115145A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum optimierten Widerstandsschweißen von Blechen
DE102018104701A1 (de) Verfahren zur mechanischen Verbindung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2016087136A1 (de) VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM WIDERSTANDSSCHWEIßEN VON SANDWICHBLECHEN
WO2020088866A1 (de) Verfahren zum herstellen wenigstens einer definierten verbindungsschicht zwischen zwei bauteilen aus unterschiedlichen metallen
DE102015226120A1 (de) Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile und Bauteileverbund
DE102016217395A1 (de) Heizelektrode
DE102016226103B3 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung und elektrische Verbindung zwischen zwei Komponenten
DE102019130641A1 (de) "Verfahren zum Verbinden von einem Sandwichblech"

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R120 Application withdrawn or ip right abandoned