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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenlegung betrifft allgemein das Steuern einer Eindrucktiefe einer Elektrode in ein Metallsubstrat während der Bildung einer Schweißnaht.
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HINTERGRUND
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Schweißen kann verwendet werden, um zwei oder mehrere Metallsubstrate zu fügen. Im Allgemeinen kann das Schweißen umfassen, dass ein Werkstück, z. B. die zwei oder mehreren zu fügenden Metallsubstrate, mit einer Kraft zwischen zwei Elektroden eingeklemmt wird und ein elektrischer Strom für eine Dauer von einer Elektrode durch das Werkstück hindurch zu der zweiten Elektrode geleitet wird, um dadurch einen Stromkreis zu vervollständigen. Der elektrische Strom bewirkt, dass sich hinreichend Wärme aufgrund des elektrischen Widerstandes an einer Grenzfläche zwischen den Metallsubstraten, d. h. an einer Kontaktfläche eines jeden Metallsubstrats, aufbaut, um die Grenzfläche teilweise und augenblicklich zu schmelzen. Somit bildet eine Kombination aus der Kraft, dem Strom und der Schweißdauer eine Schweißlinse, d. h. der Schweißnaht, um die Metallsubstrate zu fügen.
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Wenngleich die Schweißnaht im Inneren des Werkstückes zwischen Kontaktflächen der Metallsubstrate gebildet wird, kann die Schweißnaht als ein Eindruck auf einer Außenfläche des Werkstückes wahrnehmbar sein. Das heißt, jede Elektrode kann einen Eindruck mit einer Tiefe an einem Kontaktpunkt mit dem Metallsubstrat bilden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Verfahren zum Steuern einer Eindrucktiefe einer Elektrode in ein erstes Metallsubstrat während der Bildung einer Schweißnaht zwischen dem ersten Metallsubstrat und einem zweiten Metallsubstrat umfasst, dass jedes von einer Schweißkraft, einem Schweißstrom, einer Schweißdauer, einer minimalen Eindrucktiefe der Elektrode in das erste Metallsubstrat und eine maximale Eindrucktiefe der Elektrode in das erste Metallsubstrat gewählt wird. Nach dem Wählen umfasst das Verfahren, dass das erste Metallsubstrat mit der Elektrode in Kontakt gebracht wird, um dadurch die Schweißkraft auf das erste Metallsubstrat anzuwenden. Die Elektrode weist ein distales Ende mit einer Form auf, die durch einen Radius von größer als oder gleich etwa 20 mm definiert ist. Nach dem In-Kontakt-Bringen umfasst das Verfahren, dass der Schweißstrom dem distalen Ende der Elektrode zugeführt wird, um dadurch die Bildung der Schweißnaht in Übereinstimmung mit einem ersten Zustand, in dem die Eindrucktiefe kleiner ist als die minimale Eindrucktiefe, und/oder einem zweiten Zustand, in dem die Eindrucktiefe größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe und kleiner als oder gleich wie die maximale Eindrucktiefe ist, und/oder einem dritten Zustand, in dem die Eindrucktiefe größer ist als die maximale Eindrucktiefe, einzuleiten. Das Verfahren umfasst ferner, dass die Eindrucktiefe mit jeder von der minimalen Eindrucktiefe und der maximalen Eindrucktiefe verglichen wird, um festzustellen, dass die Bildung der Schweißnaht in Übereinstimmung mit einem von dem ersten Zustand, dem zweiten Zustand und dem dritten Zustand andauert. Wenn festgestellt wird, dass der erste Zustand vorliegt, umfasst das Verfahren, dass die Schweißdauer geändert wird, bis die Eindrucktiefe größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe ist. Wenn festgestellt wird, dass der zweite Zustand vorliegt, wird jedes von der Schweißkraft, dem Schweißstrom und der Schweißdauer aufrechterhalten, bis die Schweißnaht im Wesentlichen gebildet ist. Wenn ferner festgestellt wird, dass der dritte Zustand vorliegt, umfasst das Verfahren, dass die Zufuhr des Schweißstromes an das distale Ende der Elektrode beendet wird, bis die Schweißnaht im Wesentlichen gebildet ist.
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Das Verfahren führt zu Schweißnähten mit einem/r wünschenswerten Aussehen und Zugfestigkeit. Das heißt, das Verfahren sieht eine minimierte Eindrucktiefe für die Schweißnaht vor, ohne die Größe und/oder die Zugfestigkeit der Schweißnaht zu beeinträchtigen. Ferner trägt die minimierte Eindrucktiefe zu einem exzellenten Aussehen der Metallsubstrate bei, die für Endverbraucher eines Werkstückes sichtbar sind. Das Verfahren minimiert auch kostspielige und zeitaufwendige Reparaturen von Schweißnähten mit einem/r inakzeptablen Aussehen und/oder Zugfestigkeit auf Grund von übermäßigen Eindrucktiefen.
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Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenlegung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Offenlegung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht von zwei Metallsubstraten, die während der Bildung einer Schweißnaht zwischen und in Kontakt mit zwei Elektroden angeordnet sind;
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2 ist eine schematische Querschnittsansicht der zwei Metallsubstrate von 1 nach der Bildung der Schweißnaht; und
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3 ist eine grafische Darstellung einer Beziehung zwischen der Schweißkraft, dem Schweißstrom und der Schweißdauer.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Fig., in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente bezeichnen, ist eine Schweißnaht allgemein bei 10 in 2 gezeigt. Die Schweißnaht 10 von 2 kann mittels Schweißen, z. B. Widerstandspunktschweißen oder Klebschweißen, zwischen einem ersten Metallsubstrat 12 und einem zweiten Metallsubstrat 14 gebildet werden, wie nachfolgend in größerem Detail beschrieben. Solch ein Schweißen kann zweckdienlich zum Fügen des ersten Metallsubstrats 12 und des zweiten Metallsubstrats 14 für Anwendungen sein, die eine starke Schweißnaht 10 an einer Kontaktfläche 16 (1) zwischen dem ersten Metallsubstrat 12 und dem zweiten Metallsubstrat 14 erfordern. Als eine allgemeine Erklärung kann das Schweißen mithilfe einer Schweißvorrichtung (nicht gezeigt) ausgeführt werden, die eine elektrische Stromversorgung und zwei Elektroden 18, 20 (1) umfassen kann, welche ausgestaltet sind, um jedes von dem ersten Metallsubstrat 12 und dem zweiten Metallsubstrat 14 zusammenzuklemmen.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist hierin ein Verfahren zum Steuern einer Eindrucktiefe 22 (2) einer Elektrode 18 (1) in das erste Metallsubstrat 12 während der Bildung der Schweißnaht 10 (2) zwischen dem ersten Metallsubstrat 12 und dem zweiten Metallsubstrat 14 offenbart. Das Verfahren kann insbesondere zweckdienlich für Anwendungen wie z. B. Kraftfahrzeuganwendungen sein, die eine starke Schweißnaht 10 mit einem exzellenten Aussehen erfordern, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann jedes von dem ersten Metallsubstrat 12 und dem zweiten Metallsubstrat 14 ein beliebiges geeignetes Metall sein. Eines oder beide von dem ersten Metallsubstrat 12 und dem zweiten Metallsubstrat 14 kann/können z. B. aus der Gruppe aus Stahl und Aluminium einschließlich Legierungen daraus gewählt werden. Ferner kann das erste Metallsubstrat 12 aus dem gleichen oder einem anderen Metall als das zweite Metallsubstrat 14 gebildet sein. Das heißt, das Verfahren kann zweckdienlich zum Fügen von gleichen oder verschiedenartigen metallurgisch kompatiblen Metallen sein. Überdies kann jedes von dem ersten Metallsubstrat 12 und dem zweiten Metallsubstrat 14 eine beliebige geeignete Dicke 24 aufweisen. Wenngleich in 1 mit ähnlichen Dicken 24 gezeigt, können das erste Metallsubstrat 12 und das zweite Metallsubstrat 14 die gleiche oder verschiedene Dicken 24 aufweisen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Dicke 24 eines jeden von dem ersten Metallsubstrat 12 und dem zweiten Metallsubstrat 14 von etwa 0,2 mm bis etwa 6 mm betragen.
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Wie in 1 gezeigt, können in Vorbereitung zur Durchführung des Verfahrens das erste Metallsubstrat 12 und das zweite Metallsubstrat 14 zusammengeschichtet, d. h. nebeneinander und in Kontakt miteinander angeordnet werden, um ein Werkstück 26 zu bilden. Das erste Metallsubstrat 12 und das zweite Metallsubstrat 14 können an der Kontaktgrenzfläche 16 miteinander in Kontakt stehen. Wie hierin verwendet, kann das erste Metallsubstrat 12 des Werkstückes 26 für einen letztendlichen Endverbraucher des Werkstückes 26 sichtbar sein. Für Kraftfahrzeuganwendungen kann das erste Metallsubstrat 12 z. B. eine Türseite eines Fahrzeuges (nicht gezeigt) sein, das während des Einsteigens in das und des Aussteigens aus dem Fahrzeug sichtbar sein kann.
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Das Verfahren, wie mit Bezugnahme auf die 1–3 beschrieben, umfasst, dass jedes von einer Schweißkraft (in 1 durch Pfeile 28 bezeichnet), einem Schweißstrom (in 1 durch das Symbol 30 bezeichnet), einer Schweißdauer 32 (3), einer minimalen Eindrucktiefe 34 (2) der Elektrode 18 in das erste Metallsubstrat 12 und einer maximalen Eindrucktiefe 36 (2) der Elektrode 18 (1) in das erste Metallsubstrat 12 gewählt wird. Jede von der minimalen Eindrucktiefe 34 und der maximalen Eindrucktiefe 36 kann in Übereinstimmung mit einem gewünschten Aussehen der Schweißnaht 10 gewählt werden. Das heißt, die minimale Eindrucktiefe 34 und die maximale Eindrucktiefe 36 können in Übereinstimmung mit Verbraucherpräferenzen für die gewünschte Anwendung gewählt werden. Beispielsweise kann für Kraftfahrzeuganwendungen die minimale Eindrucktiefe 34 z. B. mehr als oder gleich etwa 0,11 mm betragen und die maximale Eindrucktiefe 36 kann weniger als oder gleich etwa 0,25 mm betragen.
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Hingegen kann jedes von der Schweißkraft 28, dem Schweißstrom 30 und der Schweißdauer 32 in Übereinstimmung mit einer erwünschten Größe und/oder Zugfestigkeit, z. B. von etwa 5 kN bis etwa 10 kN, der Schweißnaht 10 gewählt werden. Zusätzlich oder alternativ kann jede Wahl in Übereinstimmung mit der Metallart und der Dicke eines jeden von dem ersten und dem zweiten Metallsubstrat 12, 14 und/oder der erwünschten Größe, z. B. Form und Durchmesser, der Schweißnaht 10 bestimmt werden. Überdies können die/der gewählte Schweißkraft 28, Schweißstrom 30 und Schweißdauer 32 die Eindrucktiefe 22 definieren, wie nachfolgend in größerem Detail dargelegt.
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Im Spezielleren bezieht sich der Ausdruck „Schweißkraft 28”, wie hierin verwendet und mit Bezug auf 1 beschrieben, auf eine Kraft, die erforderlich ist, um das erste Metallsubstrat 12 und das zweite Metallsubstrat 14 zwischen jeder von zwei Elektroden 18, 20 der Schweißvorrichtung (nicht gezeigt) zusammenzuklammern. Im Allgemeinen kann der elektrische Widerstand zwischen dem ersten Metallsubstrat 12 und dem zweiten Metallsubstrat 14 abnehmen, wenn die Schweißkraft 28 zunimmt. Für eine gegebene Schweißdauer 32 (3) erfordert die Abnahme des elektrischen Widerstandes einen vergleichsweise höheren Schweißstrom 30, um denselben Betrag von Wärmeaufbau an der Kontaktgrenzfläche 16 zu entwickeln. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Schweißkraft 28 abhängig von der Metallart und der Dicke des ersten und zweiten Metallsubstrats 12, 14 und der erwünschten Zugfestigkeit der Schweißnaht 10 zwischen etwa 2 kN und etwa 5 kN liegen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 bezieht sich der Ausdruck „Schweißstrom 30”, wie hierin verwendet, auf eine Spannung eines elektrischen Stromes, die erforderlich ist, um hinreichend Wärme aus dem elektrischen Widerstand zu erzeugen, um die Schweißnaht 10 (2) an der Kontaktgrenzfläche 16 zu bilden. Der Schweißstrom 30 kann durch eine Elektrode 18, durch das Werkstück 26 und durch eine weitere Elektrode 20 hindurch geführt werden, um einen Stromkreis zu vervollständigen, wie nachfolgend in größerem Detail dargelegt. Im Allgemeinen ermöglichen für eine gegebene Schweißkraft 28 und Schweißdauer 32 (3) höhere Schweißströme 30 die Bildung einer relativ größeren Schweißnaht 10 (2) und einer relativ größeren Eindrucktiefe 22 (2) verglichen mit niedrigeren Schweißströmen 30. Für das Verfahren kann der Schweißstrom 30 abhängig von der Metallart und/oder der Dicke des ersten und zweiten Metallsubstrats 12, 14 und der erwünschten Zugfestigkeit der Schweißnaht 10 (2) zwischen etwa 7 kA und etwa 11 kA liegen.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3 bezieht sich der Ausdruck „Schweißdauer 32”, wie hierin verwendet, auf eine Zeitspanne, für die das Werkstück 26 (1) einem Schweißen unterzogen wird. Im Allgemeinen ermöglichen für eine/n gegebene/n Schweißkraft 28 und Schweißstrom 30 längere Schweißdauern 32 die Bildung einer relativ größeren Schweißnaht 10 (2) und einer relativ größeren Eindrucktiefe 22 (2) verglichen mit kürzeren Schweißdauern 32. Die Schweißdauer 32 kann in Übereinstimmung mit der Metallart und/oder der Dicke des ersten und zweiten Metallsubstrats 12, 14 (1) und der erwünschten Zugfestigkeit der Schweißnaht 10 (2) gewählt werden. Abhängig von der erwünschten Anwendung kann die Schweißdauer 32 für das Verfahren im Bereich zwischen etwa 8 Zyklen und etwa 12 Zyklen liegen, wobei ein Zyklus als 1/60 einer Sekunde definiert ist.
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Mit Bezugnahme auf 1 beschrieben, umfasst das Verfahren auch, dass nach dem Wählen das erste Metallsubstrat 12 mit der Elektrode 18 in Kontakt gebracht wird, um dadurch die Schweißkraft 28 auf das erste Metallsubstrat 12 anzuwenden. Das heißt, die Elektrode 18 kann in Bezug auf das erste Metallsubstrat 12 beweglich sein und kann mit einem Arm (nicht gezeigt) oder einem anderen Element verbunden sein, den das ausgestaltet ist, um die Elektrode 18 neben und in Kontakt mit dem ersten Metallsubstrat 12 zu positionieren. Die Elektrode 18 kann z. B. eine mit einem Servomotor betriebene bewegliche Elektrode 18 sein.
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Wie in 1 gezeigt, weist die Elektrode 18 ein distales Ende 38 mit einer Form auf, die durch einen Radius 40 von größer als oder gleich etwa 20 mm definiert ist. Das heißt, das distale Ende 38 kann ausgestaltet sein, um mit dem ersten Metallsubstrat 12 in Kontakt zu stehen, und kann eine Form aufweisen, die z. B. durch einen Radius 40 von etwa 20 mm bis etwa 80 mm definiert ist. Im Spezielleren kann das distale Ende 38 eine Form aufweisen, die durch einen Radius 40 von etwa 35 mm bis etwa 50 mm definiert ist. In einer spezifischen Variante, die zum Fügen von Stahlmetallsubstraten 12, 14 zweckdienlich ist, kann das distale Ende 38 eine Form aufweisen, die durch einen Radius 40 von etwa 50 mm definiert ist. Das heißt, die Elektrode 18 kann als eine R-50 Elektrode 18 und/oder eine Langradius-Elektrode 18 klassifiziert werden. Ohne die Absicht, durch eine Theorie eingeschränkt zu sein, kann der Radius 40 des distalen Endes 38 der Elektrode 18 zu der exzellenten Eindrucktiefe 22 (2) und Zugfestigkeit der mithilfe des Verfahrens gebildeten Schweißnaht 10 (2) beitragen. Das heißt, die Krümmung des distalen Endes 38 kann inakzeptable Eindrucktiefen und/oder eine notwendige Reparatur von Schweißnähten 10 minimieren.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 können das erste Metallsubstrat 12 und das zweite Metallsubstrat 14 zusammengeschichtet sein, sodass das Werkstück 26 zwischen jeder von der ersten Elektrode 18 und der zweiten Elektrode 20 eingeklemmt und in Kontakt mit diesen angeordnet ist. Somit kann das Verfahren auch umfassen, dass das zweite Metallsubstrat 14 mit der zweiten Elektrode 20 in Kontakt gebracht wird, um dadurch die Schweißkraft 28 auf das zweite Metallsubstrat 14 anzuwenden. Die zweite Elektrode 20 kann auch feststehend oder beweglich in Bezug auf das zweite Metallsubstrat 14 sein und kann mit einem Arm (nicht gezeigt) oder einem anderen Element verbunden sein, der/das ausgestaltet ist, um die zweite Elektrode 20 neben und in Kontakt mit dem zweiten Metallsubstrat 14 zu positionieren.
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Auch die zweite Elektrode 20 kann ein distales Ende 42 mit einer Form aufweisen, die durch einen Radius 44 von kleiner als etwa 20 mm definiert ist. Das heißt, das distale Ende 42 der zweiten Elektrode 20 kann mit dem zweiten Metallsubstrat 14 in Kontakt stehen und kann eine Form aufweisen, die z. B. durch einen Radius 44 von etwa 10 mm definiert ist. Daher kann das distale Ende 42 der zweiten Elektrode 20 verglichen mit dem distalen Ende 38 der ersten Elektrode 18 relativ runder sein. Die zweite Elektrode 20 kann als eine B-Nasen-Elektrode 20 und/oder oder eine Kurzradius-Elektrode 20 klassifiziert werden. Außerdem kann die zweite Elektrode 20 die gleiche wie oder eine andere als die erste Elektrode 18 sein. Das heißt, die zweite Elektrode 20 kann eine der Langradius-Elektrode 18 ähnliche oder davon verschiedene Form aufweisen. Allerdings kann die zweite Elektrode 20 für Anwendungen, die eine exzellente Eindrucktiefe 22 (2) nur in das erste Metallsubstrat 12 erfordern, durch einen kurzen Radius definiert sein.
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Da jede von der ersten Elektrode 18 und der zweiten Elektrode 20 den Schweißstrom 30 (1) leiten kann, wie nachfolgend in größerem Detail dargelegt, kann jede Elektrode 18, 20 aus einem beliebigen geeigneten elektrisch leitfähigen Metall gebildet sein. Es kann beispielsweise jede von der Elektrode 18 und der zweiten Elektrode 20 aus Kupfer gebildet sein.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 1 und 2 umfasst das Verfahren ferner, dass nach dem In-Kontakt-Bringen der Schweißstrom 30 dem distalen Ende 38 der Elektrode 18 zugeführt wird, um dadurch die Bildung der Schweißnaht 10 in Übereinstimmung mit einem ersten Zustand, in dem die Eindrucktiefe 22 kleiner ist als die minimale Eindrucktiefe 34, einem zweiten Zustand, in dem die Eindrucktiefe 22 größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe 34 und kleiner als oder gleich wie die maximale Eindrucktiefe 36 ist, und einem dritten Zustand, in dem die Eindrucktiefe 22 größer ist als die maximale Eindrucktiefe 36, einzuleiten. Wie oben mit Bezugnahme auf 1 dargelegt und beschrieben, kann der Schweißstrom 30 von einer Quelle elektrischer Energie (nicht gezeigt) zu der Elektrode 18, durch das Werkstück 26, d. h. das erste Metallsubstrat 12 und das zweite Metallsubstrat 14 und durch die zweite Elektrode 20 hindurch zugeführt werden, um den Stromkreis zu vervollständigen. Wenn der Schweißstrom 30 zugeführt wird, kann die Elektrode 18 beginnen, die Eindrucktiefe 22 zu bilden, die entweder kleiner als die minimale Eindrucktiefe 34, d. h. der erste Zustand, größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe 34 und kleiner als oder gleich wie die maximale Eindrucktiefe 36, d. h. der zweite Zustand, oder größer als die maximale Eindrucktiefe 36, d. h. der dritte Zustand, ist.
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Das Verfahren umfasst ferner, dass die Eindrucktiefe 22 mit jeder von der minimalen Eindrucktiefe 34 und der maximalen Eindrucktiefe 36 verglichen wird, um festzustellen, dass die Bildung der Schweißnaht 10 in Übereinstimmung mit einem von dem ersten Zustand, dem zweiten Zustand und dem dritten Zustand andauert. Das Vergleichen kann z. B. umfassen, dass die Eindrucktiefe 22 gemessen wird und eine Differenz zwischen der gemessenen Eindrucktiefe 22 und der gewählten minimalen Eindrucktiefe 34 und/oder der gewählten maximalen Eindrucktiefe 36 berechnet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Eindrucktiefe 22 in Übereinstimmung mit einer Auslenkung der Elektrode 18 zu dem ersten Metallsubstrat 12 hin bezogen auf die Ausgangsposition berechnet werden. Das heißt, für Anwendungen, welche die von einem Servomotor betriebene bewegliche Elektrode 18 umfassen, kann die Auslenkung der Elektrode 18 gemessen und/oder berechnet werden, um eine Differenz zwischen der Eindrucktiefe 22, der minimalen Eindrucktiefe 34 und/oder der maximalen Eindrucktiefe 36 zu bestimmen.
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Unter Bezugnahme auf die 1–3 umfasst das Verfahren, wenn festgestellt wird, dass der erste Zustand vorliegt, dass die Schweißdauer 32 (3) geändert wird, bis die Eindrucktiefe 22 größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe 34 ist. Unter Bezugnahme auf 2 kann z. B., nachdem die Eindrucktiefe 22 mit jeder von der minimalen Eindrucktiefe 34, z. B. etwa 0,11 mm, und der maximalen Eindrucktiefe 36, z. B. etwa 0,25 mm, verglichen wurde und festgestellt wurde, dass sie kleiner ist als die minimale Eindrucktiefe 34, die Schweißdauer 32 ausgedehnt, d. h. verlängert, werden, sodass die Bildung der Schweißnaht 10 andauern kann und die Eindrucktiefe 22 auf größer als die minimale Eindrucktiefe 34 zunehmen kann.
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 1–3 umfasst das Verfahren auch, dass, wenn festgestellt wird, dass der zweite Zustand vorliegt, jedes von der Schweißkraft 28 (1), dem Schweißstrom 30 (1) und der Schweißdauer 32 (3) aufrechterhalten wird, bis die Schweißnaht 10 im Wesentlichen gebildet ist (wie in 2 allgemein gezeigt). Das heißt, unter Bezugnahme auf 2, nachdem die Eindrucktiefe 22 mit jeder von der minimalen Eindrucktiefe 34 und der maximalen Eindrucktiefe 36 verglichen und festgestellt wurde, dass sie größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe 34 und kleiner als oder gleich wie die maximale Eindrucktiefe 36 ist, wird jedes von der Schweißkraft 28 (1), dem Schweißstrom 30 (1) und der Schweißdauer (3) aufrechterhalten, d. h. nicht geändert, bis die Schweißnaht 10 in Übereinstimmung mit der erwünschten Zugfestigkeit und/oder Größe im Wesentlichen gebildet ist.
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Unter erneuter Bezugnahme auf die 1–3 umfasst das Verfahren auch, dass, wenn festgestellt wird, dass der dritte Zustand vorliegt, die Zufuhr des Schweißstromes 30 (1) an das distale Ende 38 der Elektrode 18 beendet wird, bis die Schweißnaht (2) im Wesentlichen gebildet ist. Das heißt, unter Bezugnahme auf 2, nachdem die Eindrucktiefe 22 mit jeder von der minimalen Eindrucktiefe 34 und der maximalen Eindrucktiefe 36 verglichen und festgestellt wurde, dass sie größer ist als die maximale Eindrucktiefe 36, kann der Schweißstrom 30 (1) ausgeschaltet, d. h. nicht an die Elektrode 18 angelegt, werden, bis die Schweißnaht 10 (2) im Wesentlichen gebildet ist. Wenn die Zufuhr des Schweißstromes 30 (1) zu der Elektrode 18 beendet, d. h. ausgeschaltet, wird, kann die Schweißnaht 10 abkühlen, bis die Schweißnaht 10 in Übereinstimmung mit der gewünschten Zugfestigkeit und/oder Größe im Wesentlichen gebildet ist. Ferner kann das Verfahren auch umfassen, dass der gewählte Schweißstrom 30 (1) zur Bildung einer nächsten nachfolgenden Schweißnaht 10 verringert wird. Und nach der Bildung der nächsten nachfolgenden Schweißnaht 10 in Übereinstimmung mit dem angepassten gewählten Schweißstrom 30 (1) kann die Eindrucktiefe 22 mit jeder von der minimalen Eindrucktiefe 34 und der maximalen Eindrucktiefe 36 verglichen werden, wie oben dargelegt.
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Es ist einzusehen, dass das Verfahren ferner umfassen kann, dass die Eindrucktiefe 22 wiederholt mit der minimalen Eindrucktiefe 34 und/oder der maximalen Eindrucktiefe 36 verglichen wird, um festzustellen, dass die Bildung der Schweißnaht 10 in Übereinstimmung mit einem von dem ersten Zustand, dem zweiten Zustand und dem dritten Zustand andauert. Das heißt, wie mit Bezugnahme auf 2 beschrieben, das Verfahren kann umfassen, dass die Eindrucktiefe 22 während der Bildung wiederholt mit der minimalen Eindrucktiefe 34 und/oder der maximalen Eindrucktiefe 36 verglichen wird, um festzustellen, ob die Bildung der Schweißnaht 10 in Übereinstimmung mit dem ersten Zustand, d. h., ob die Eindrucktiefe 22 kleiner ist als die minimale Eindrucktiefe 34, dem zweiten Zustand, d. h., ob die Eindrucktiefe 22 größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe 34 und kleiner als oder gleich wie die maximale Eindrucktiefe 36 bleibt, oder dem dritten Zustand, d. h., ob die Eindrucktiefe 22 größer wird als die maximale Eindrucktiefe 36, andauert, bis die Schweißnaht in Übereinstimmung mit der gewünschten Zugfestigkeit und/oder Größe im Wesentlichen gebildet ist. Und wenn die Bildung der Schweißnaht 10 in Übereinstimmung mit dem ersten Zustand, d. h., wenn die Eindrucktiefe 22 kleiner ist als die minimale Eindrucktiefe 34, oder dem dritten Zustand, d. h., wenn die Eindrucktiefe 22 die maximale Eindrucktiefe 36 überschreitet, andauert, kann zumindest eines von der Schweißkraft 28 (1), dem Schweißstrom 30 (1) und/oder der Schweißdauer 32 (3) in Ansprechen auf den ersten Zustand oder den dritten Zustand geändert werden, bis die Schweißnaht 10 im Wesentlichen gebildet ist und die Eindrucktiefe 22 größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe 34 und kleiner als oder gleich wie die maximale Eindrucktiefe 36 ist. Somit kann das Verfahren eine Rückkopplungsschleife umfassen, um die Eindrucktiefe 22 wiederholt zu messen und die Eindrucktiefe 22 mit jeder von der minimalen Eindrucktiefe 34 und der maximalen Eindrucktiefe 36 zu vergleichen.
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Des Weiteren kann jede Kombination aus der Schweißkraft 28, dem Schweißstrom 30 und der Schweißdauer 32 in Ansprechen auf einen von dem ersten Zustand und dem dritten Zustand geändert werden. Es kann z. B. die Schweißdauer 32 in Inkrementen verlängert werden, um so sicherzustellen, dass die Eindrucktiefe 22 größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe 34 ist. Außerdem kann der Schweißstrom 30 zu der Elektrode 18 ausgeschaltet werden, um sicherzustellen, dass die Eindrucktiefe 22 kleiner als oder gleich wie die maximale Eindrucktiefe 36 ist.
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Alternativ können sowohl die Schweißkraft 28 als auch der Schweißstrom 30 verringert werden, um das Auftreten des zweiten Zustandes sicherzustellen.
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Wie mit Bezugnahme auf 3 beschrieben, kann das Verfahren z. B. ferner umfassen, dass jedes von einer zweiten Schweißkraft 46, die kleiner ist als die Schweißkraft 28, einem zweiten Schweißstrom 48, der kleiner ist als der Schweißstrom 30, und einer zweiten Schweißdauer 50, die kürzer ist als die Schweißdauer 32, gewählt wird.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 1–3 kann das In-Kontakt-Bringen in diesem Beispiel daher ferner als Anordnen des ersten Metallsubstrats 12 neben und in Kontakt mit der Elektrode 18, um dadurch die zweite Schweißkraft 46 (3) auf das erste Metallsubstrat 12 anzuwenden, definiert werden. Überdies kann das Verfahren in diesem Beispiel ferner umfassen, dass nach dem Anordnen, um dadurch die zweite Schweißkraft 46 (3) anzuwenden, der zweite Schweißstrom 48 (3) für die zweite Schweißdauer 50 (3) dem distalen Ende 38 der Elektrode 18 zugeführt wird, um dadurch die Schweißnaht 10 (2) im Wesentlichen zu bilden, sodass die Eindrucktiefe 22 größer als oder gleich wie die minimale Eindrucktiefe 34 und kleiner als oder gleich wie die maximale Eindrucktiefe 36 ist.
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Anders ausgedrückt und zusammengefasst mithilfe des exemplarischen Schweißplanes von 3 kann das Verfahren umfassen, dass die Schweißkraft 28 und der Schweißstrom 30 auf die zweite Schweißkraft 28 bzw. den zweiten Schweißstrom 48 herabgesetzt werden. Das heißt, das Verfahren kann umfassen, dass jeder von dem Schweißstrom 30 für eine erste Anzahl von Zyklen, d. h. für die Schweißdauer 32, und dem zweiten Schweißstrom 48 für eine zweite Anzahl von Zyklen, d. h. für die zweite Schweißdauer 50, zweiphasig an die Elektrode 18 angelegt wird.
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In einem weiteren Beispiel, welches mit fortgesetzter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, kann dass Verfahren ferner umfassen, dass eine dritte Schweißkraft 52 gewählt wird, die kleiner ist als die zweite Schweißkraft 46. Daher kann das In-Kontakt-Bringen in diesem Beispiel ferner als Anordnen des ersten Metallsubstrats 12 neben und in Kontakt mit der Elektrode 18, um dadurch die dritte Schweißkraft 52 auf das erste Metallsubstrat 12 anzuwenden, ohne der Elektrode 18 einen von dem ersten Schweißstrom 30 und dem zweiten Schweißstrom 48 zuzuführen, definiert werden. Das heißt, die dritte Schweißkraft 52 kann während einer Abkühlphase, d. h. in einer Phase ohne Schweißstrom 30, 48 angewendet werden, um die wesentliche Bildung der Schweißnaht 10 zuzulassen.
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Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das oben erwähnte Verfahren für ein erstes Metallsubstrat 10, welches aus Stahl gebildet ist und eine Dicke von etwa 0,7 mm aufweist, und ein zweites Metallsubstrat 10, welches aus Stahl gebildet ist und eine Dicke von etwa 1 mm aufweist, eine Schweißnaht 10 mit einer Zugfestigkeit von etwa 9 kN erzeugen, wenn das Verfahren mit einer R-50 Elektrode 18 und einer zweiten B-Nasen-Elektrode 20 mit einem Schweißstrom 30 von etwa 6,5 kA, einer Schweißkraft 28 von etwa 3 kN und einer Schweißdauer 32 von etwa 8,5 Zyklen ausgeführt wird. In diesem Beispiel beträgt die Eindrucktiefe 22 etwa 0,15 mm und die resultierende Schweißnaht 10 weist einen Durchmesser von etwa 2,75 mm auf.
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Das Verfahren führt zu Schweißnähten 10 mit einem/r wünschenswerten Aussehen und Zugfestigkeit. Das heißt, das Verfahren sieht eine minimierte Eindrucktiefe 22 für die Schweißnaht 10 vor, ohne die Größe und/oder die Zugfestigkeit der Schweißnaht 10 zu beeinträchtigen. Ferner trägt die minimierte Eindrucktiefe 22 zu einem exzellenten Aussehen von Metallsubstraten 12 bei, die für Endverbraucher eines Werkstückes 26 sichtbar sind. Das Verfahren minimiert auch kostspielige und zeitaufwendige Reparaturen von Schweißnähten mit einem/r inakzeptablen Aussehen und/oder Zugfestigkeit auf Grund von übermäßigen Eindrucktiefen.
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Während die besten Arten, die Offenlegung auszuführen, im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, auf das sich diese Offenlegung bezieht, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Offenlegung innerhalb des Schutzumfanges der beiliegenden Ansprüche praktisch umzusetzen.
