DE2809197A1

DE2809197A1 - Arbeitsflaeche von elektroden fuer das widerstandspunkt- und rollennahtschweissen

Info

Publication number: DE2809197A1
Application number: DE19782809197
Authority: DE
Inventors: Friedrich Prof Dr Ing Eichhorn; Sumanjit Dipl Ing Singh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-03
Filing date: 1978-03-03
Publication date: 1979-09-06

Description

Arbeitsflächen von Elektroden für das Widerstandspunkt- und Rollennaht-
schweißen Widerstandspunkt- und Rollennahtschweißen haben aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit eine bedeutende Stellung vor allem in der blechverarbeitenden Industrie erlangt. Als Nachteil dieser Verfahren zeigen sich vor allem die relativ starke Abhängigkeit der GUte der erzeugten Schweißverbindungen von den Einstellparametern vor allem von der Elektrodenanpreßkraft und der Schweißstromstärke. Die Gleichmäßigkeit der Scherzugkraft schwankt stark. Außerdem ist die geringe Tragfähigkeit bei dynamischer Beanspruchung unbefriedigend. Bisher ist kein zerstörungsfreies Prüfverfahren bekannt, das zuverlässig Auskunft über die Güte einer überlappten Widerstandsverbindung geben kann.
Die Schwierigkeit liegt vor allem darin, daß es zur Zeit noch kein Oberwachungs-und Steuerungssystem für den Schweißvorgang gibt, das bei den bekannten Elektroden alle, die Güte der Schweißverbindung beeinflussende Faktoren erfaßt und sie vor und/oder während des Schweißvorganges durch entsprechende Steuerung der Parameter kompensiert. Der Erfinder hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Güte der Schweißverbindungen von den Abweichungen der Schweißparameter weitgehend unabhängiger zu machen und schlägt erfindungsgemäß vor, die bisher bekannten balligen, ebenen oder ringförmigen Elektrodenarbeitsfläche so auszuführen, daß in der Anfangsphase, zu Beginn des Stromflusses, die Kontaktfläche nur als Linie oder als schmaler Streifen mit der Blechoberfläche in Berühung kommt und erst mit zunehmender Stromflußdauer breiter bzw. größer wird.
Elektrodenarbeitsflächen die diese Bedingungen erfüllen sind aus der Zeichnung zu ersehen und im folgenden beschrieben.
Der klaren Darstellungsmöglichkeit wegen wurde für die einzelnen Figuren ein größerer und nicht proportionaler Maßstab gewählt.
Fig. 1 zeigt eine Elektrodenarbeitsfläche die aus einer Linie bzw. Kante 1 besteht, die als Durchdringungslinie von einer balligen bzw. nur wenig geneigten Fläche 2, deren Winkel 3 zur Horizontalen nicht kleiner als 15 Grad sein sollte und noch einer, unter einem Winkel gleich oder größer als 90 Grad schräg zu dieser angeordneten Fläche 4, gebildet wird.
Fig. 2 zeigt eine Elektrodenarbeitsfläche deren Unterschied gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Elektrodenarbeitsfläche darin besteht, daß sie eine abgerundete Kante 1 hat. Fig. 3 zeigt eine Elektrodenarbeitsfläche deren Unterschied gegenüber der in Fig. 1 und 2 dargestellten darin besteht, daß die Elektrodenarbeitsfläche im Bereich der Durchdri-ngungslinie, Kante 1, kreisförmig 2 erhaben, gebildet wird.
Fig. 4 zeigt eine Elektrodenarbeitsfläche deren Unterschied der gegenüber in Fig. 1 dargestellten darin besteht, daß sie anstelle und im Bereich der Durchdringungslinien mit einer flächenförmig schmalen Erhebung versehen ist.
Fig. 5 zeigt eine Elektrodenarbeitsfläche die eine horizontale Fläche mit geringer Breite hat, die durch planabarbeiten der Durchdringungslinie, Kante 1, der Elektrodenarbeitsfläche nach Fig. 1 entsteht.
Fig. 6 zeigt eine Elektrodenarbeitsfläche mit einer horizontalen Fläche 4, geringer Breite die aus 2 symmetrisch und in einem Winkel von 15 bis 120 Grad zueinander angeordneten Flächen 2 und 3 besteht die einen Keil bilden,dessen Spitze zur Erzielung einer schmalen Elektrodenaufsetzfläche planabgearbeitet ist.
Unter Verwendung dieser erfindungsgemäßen Elektrodenarbeitsflächen kann man Widerstandspunkt- und Rollennahtschweißelektroden mit den verschiedensten geometrisch geformten Arbeitsflächen ausführen. Der Einsatz der verschiedenen Arbeitsflächen für eine Widerstandspunkt- und Rollennahtschweißelektrode hängt von dem zu verschweißenden Werkstoff, der Dicke der Bleche, der erforderlichen Scherzugkraft und der geometrischen Form der Elektrodenaufsetzfläche ab. Die Elektrodenarbeitsflächen nach der Erfindung haben den Vorteil, daß man mit diesen für die Kraftübertragung günstige und beanspruchungsgerechte Aufsetzflächen gestalten kann. Eine rotationssymetrische ringförmig aufsetzende Elektrode zeigt die Fig. 7 und 7a , bei der zum Beispiel die in Fig. 3 gezeigte Elektrodenarbeitsfläche verwandt wird.
Für die in Fig 20 und 21 gezeigten Aufsetzflächen wird man bevorzugt die Elektrodenarbeitsflächen nach Fig. 3, 4 und 6 verwenden.
Für die übrigen gezeigten Aufsetzflächen 8, 9, 10, 11, 17, 19, 12, 13, 14, 15 16, 18, 22 und 23 können praktisch alle Elektrodenarbeitsflächen verwandt werden. Ebenfalls können Rollennahtschweißelektroden auf ihren Umfang mit den erfindungsgemäßen Arbeitsflächen vor allem bei symmetrischer Anordnung der Arbeitsflächen ausgerüstet werden. Der Vorteil der Widerstandspunktschweißung mit Elektrodenarbeitsflächen nach der Erfindung besteht unter anderem darin, daß nicht mit balligen oder flachaufsetzenden Elektroden eine flächenförmige Schweißlinse erzeugt wird, sondern eine ringförmige bzw. der Geometrie der Aufsetzfläche entsprechende Schweißzone entsteht. Es ist bekannt, daß die im Kerbgrund am Linsenrad auftretenden Spannungsspitzen nicht abgvebauxI "' werden t 1 71~/ , jeodch ergaben ringförmige Schweißungen, gezogen auf die aufgeschmolzene Fläche in der Bindeebene, eine Verbesserung der Belastbarkeit bei statischer und dynamischer Beanspruchung gegenüber konventionellen Punktschweißverbindungen. Das wesentlichste Kriterium für die Bestimmung der Eignung von Elektrodenarbeitsflächen neben der Erstellung von Schweißungen mit hinreichend großer Tragfähigkeit ist die Größe der Bereiche, in denen die Schweißeinstellparameter schwanken dürfen, ohne das Schweißergebnis unzulässig zu beeinträchtigen. Ferner ist die Elektrodenlebensdauer, die Möglichkeit des Nacharbeitens und eine wirtschaftliche Herstellung von Bedeutung. Alle diese Bedingungen werden weitgehend erfüllt bei Verwendung von Elektroden, insbesondere Ringelektroden mit erfindungsgemäßen Arbeitsflächen.
Die Hauptvorteile der Ringelektroden gegenüber den üblicherweise eingesetzten balligen oder kreisflächenförmig aufsetzenden Elektroden sind a) der wesentlich größere zulässige Bereich in denen die Schweißparameter verändert werden dürfen und b) die wesentlich bessere Tragfähigkeit der Schweißverbindungen bei Zugschwellbeanspruchung im Dauerfestigkeitsbereich bei etwa gleichem Durchmesser der aufgeschmolzenen Zone.
Bei der Ausarbeitung der Patentanmeldungen wurden folgende Veröffentlichungen herangezogen 1) Bollenrath, F.: Zur Spannverteilung in elektrischen Widerstandsschweißverbindungen an dünnen Blechen Jahrbuch 1937 der Deutschen Luftfahrtforschung, S. 1537/1541 2) Oppe, H.-J.: Ringförmiges Verbinden beschichteter Bleche durch Kurzzeitschweißen Dissertation TH Aachen 1969 3) noch nicht veröffentlichte Dissertation S. Singh: Beitrag zur Verbesserung und Sicherung des Tragverhaltens von Widerstandspunktschweißverbindungen an Aluminium und Stahlwerkstoffen durch technologische Maßnahmen und durch Entwicklung einer Regeleinrichtung Aachen 1977 Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Arbeitsfläche von Elektroden für das Widerstandspunkt- und Rollennahtnahtschweißen dadurch gekennzeichnet daß die Elektrodenaufsetzfläche eine Linie oder eine Fläche mit geringer Breite ist.
2. Arbeitsfläche von Elektroden für das Widerstandspunktschweißen und Rollennahtschweißen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß die Elektrodenaufsetzflächen als Linie, Kante, die als Durchdringungslinie einer balligen bzw. einer geneigten Fläche und einer zu dieser schräg angeordneten ebenen Fläche gebildet wird.
3. Arbeitsfläche einer Elektrode für das Widerstandspunktschwei#en- und Rollennahtschweißen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet daß die Kante der Elektrodenaufsetzfläche abgerundet ist.
4. Arbeitsfläche von Elektroden für das Widerstandspunkt- und Rollennahtschweißen nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet daß die Elektrodenarbeitsfläche im Bereich der Durchdringungslinie kreisförmig erhaben ausgebildet ist.
5. Arbeitsfläche von Elektroden für das Widerstandspunkt- und Rollennahtschweißen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet daß die Elektrodenarbeitsfläche anstelle und im Bereich der Durchdringungslinie eine flächenförmige Erhebung mit geringerer Breite ist.
6. Arbeitsfläche von Elektroden für das Widerstandspunkt- und Rollennahtschweißen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet daß die Elektrodenarbeitsfläche aus einer horizontalen Fläche kleiner Breite an der sich auf der einen Seite eine Fläche mit kleinem Winkel zur Horizontalen und auf der anderen Seite eine Fläche unter einem Winkel gleich oder größer 90 Grad anschließt, besteht.
7. Arbeitsfläche von Elektroden für das Widerstandspunkt- und Rollennahtschweißen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß die Elektrodenarbeitsfläche aus einer horizontalen Fläche geringer Breite mit an beiden Seiten gleich geneigten Flächen besteht.