DE3443131A1

DE3443131A1 - Elektrode zum widerstandsschweissen von blechen

Info

Publication number: DE3443131A1
Application number: DE19843443131
Authority: DE
Inventors: Peter 4330 Mülheim Durchschlag; Dieter 4300 Essen Wendland
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1984-11-27
Filing date: 1984-11-27
Publication date: 1986-06-05

Description

Elektrode zum Widerstandsschweißen von Blechen
Die Erfindung betrifft eine Elektrode aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zum Widerstandsschweißen von Blechen, insbesondere von verzinkten Blechen.
Es sind Elektroden zum Punktschweißen von Blechen bekannt, die aus einem Kupferbolzen bzw. Elektrodenkörper aus Kupfer bestehen, in dem ein Stift bzw. Elektrodeneinsatz aus Wolfram eingesetzt ist. Durch die Verwendung eines Wolframstiftes wird die Stand zeit einer reinen Kupferelektrode wesentlich verbessert. Durch die hohe Wärmebelastung während des eigentlichen Schweißvorganges, der infolge der Pausenzeiten zwischen zwei Schweißvorgängen zu einer intermittierenden Wärmebelastung mit hoher Energiedichte führt, treten Haarrisse ein, die einerseits zu einer raschen Deformation der Wolfram spitze führen und andererseits beim Schweißen von verzinkten Blechartikeln ein Kleben der Wolframelektrode an dem verzinkten Blech bewirken. Als Folge der dadurch bedingten unterschiedlichen Widerstandsverhältnisse an der Grenzfläche Elektrode/Blech wird eine ungenügende Schweißwirkung festgestellt.
Um das Korngroßenwachstum und die Gefahr des Verklebens des Wolframstiftes mit dem Blech zu vermindern, ist es aus der DE-PS 1 914 106 bekannt, als Material für den Elektrodenstift eine Legierung aus Wolfram mit 0,2 % Rhenium zu verwenden. Dadurch wird erreicht, daß die Umkristallisierung des Wolframkristallgefüges zu einer groberen Kristallstruktur hin erheblich herabgesetzt und damit die Zuverlässigkeit der Schweißung erhöht wird.
Die bekannten Elektroden neigen jedoch einerseits beim Schweißen von verzinkten Blechen zum Verkleben des Elektrodenmaterials mit dem zu verschweißenden Blech und andererseits zu einem nicht kontrollierbaren Anlegieren von Zink an die Oberfläche der Arbeitsfläche der Wolframelektrode. Dadurch wird der Übergangswiderstand an der Berührungsfläche Elektrode/Blech vergrößert, was eine Nachregulierung des Schweißstroms erforderlich macht.
Der fortschreitende Legierungsvorgang führt schließlich auch zu geringen Standzeiten der Elektroden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode zum Widerstandspreßschweißen verfügbar zu machen, bei der insbesondere beim Schweißen von verzinkten Blechen keine Änderung des Übergangswiderstandes Elektrode/Blech auftritt und damit ein Nachregulieren des Schweiß stromes entfällt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Elektrode aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, daß zumindest die Arbeitsfläche mit einem Zinküberzug versehen ist. Eine wesentliche Verbesserung der Standzeit wird dadurch erzielt, daß die Oberfläche des Kupferkerns im Bereich des Zinküberzugs verdichtet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Elektrode können ohne Veränderung des Elektrodenmaterials und damit ohne Nachregulierung des Schweißstroms verzinkte Bleche einwandfrei bei sehr hohen Standzeiten geschweißt werden. Dabei verhindert die Zinkbeschichtung auf der Arbeitsfläche der Elektrode, daß Zink aus der Zinkschicht des zu schweißenden Bleches mit dem Kupferkern der Elektrode legiert.
Durch die Oberflächenverdichtung wird zusätzlich erreicht, daß Zink mit seiner relativ hohen Diffusionsgeschwindigkeit entlang der Korngrenzen nicht in den Kupferkern der Elektrode eindiffundiert. Damit wird verhindert, daß die Elektrodenoberfläche an Zink verarmt, was zu einer unerwünschten Widerstandsänderung führen würde. Ferner wird durch den Wegfall des Wolframstiftes eine insgesamt bessere Wärmeleitung der Elektrode bei gleichzeitig geringeren Kosten erzielt.
Die Verdichtung der Kupferoberfläche kann durch eine mechanische Oberflächenbearbeitung erreicht werden, wie bei einem Schleifprozeß oder durch Ausübung von Druck (z. E. Hämmern oder Pressen). Eine Faserumlenkung in dem oberflächennahen Korngrenzenbereich läßt sich wie folgt erzielen. Beim Ausgangsmaterial wird das Korn durch den Ziehvorgang gestreckt und verläuft in gestreckter Form axial zur Ziehrichtung. Durch das Ausüben von Druck wird das gestreckte Korn (Faser) umgelenkt, jeweils in der Form der Arbeitsflächengeometrie der Elektroden.
Für die Zinkbeschichtung des Arbeitsbereiches der Elektrode lassen sich die bekannten Beschichtungsverfahren einsetzen, vorzugsweise die Zinkabscheidung in einem galvanischen Bad. Im Falle einer Kupferlegierung wird eine beim Widerstandspreßschweißen gebräuchliche Legierung verwendet, wie beispielsweise CuCrZr, Cu#g, CuCd oder CuCoBe.
Das Wesen der Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die Figur zeigt eine als Elektrodeneinsatz ausgebildete Elektrode zum Punktschweißen gemäß der Erfindung.
Der rotationssymmetrische Elektrodeneinsatz 1 besteht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. In ihrem unteren Teil 2 ist die Elektrode verjüngt ausgebildet und läuft zu ihrer Arbeitsfläche 3 hin aus. Unterhalb der Oberfläche 3 ist das Elektrodenmaterial in einem oberflächennahen Bereich 4 verdichtet. Auf der Oberfläche 3 befindet sich ein Zinküberzug 5, dessen äußere Oberfläche wiederum die eigentliche Arbeitsfläche der Elektrode darstellt.
Der Elektrodeneinsatz 1 weist in seinem oberen Bereich 6 eine nach innen sich verjüngende konische, zylindrische Ausnehmung 7 auf. Über die Ausnehmung wird der Elektrodeneinsatz mit einem nicht dargestellten Elektrodenkörper durch Preßsitz verbunden. Um eine ausreichende Wärmezufuhr zu gewährleisten, wird in bekannter Weise ein kühlbarer Elektrodenkörper verwendet.
Die Erfindung ist nicht auf eine Punktschweißelektrode beschränkt, sondern läßt sich auch bei einer Rollenschweißelektrode zur Herstellung einer Schweißnaht anwenden. In diesem Falle besteht die Schweißrolle aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, und ihre Arbeitsfläche ist verdichtet und mit einer Zinkschicht versehen.

Claims

Elektrode zum Widerstandsschweißen von Blechen Patentansprüche 1. Elektrode aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zum Widerstandsschweißen von Blechen, insbesondere verzinkten Blechen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Arbeitsfläche (3) der Elektrode (1) mit einem Zinküberzug (5) versehen ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenmaterial zumindest unterhalb des Zinküberzugs (5) in einem oberflächennahen Bereich(4) verdichtet ist.
3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung durch Faserumlenkung herbeigeführt ist.
4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung durch mechanische Oberflächenbearbeitung erfolgt ist.
5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbearbeitung durch einen Schleifprozeß erfolgt.
6. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einem Elektrodeneinsatz zum Punktschweißen besteht, der mit einem Elektrodenkörper verbindbar ist.
7. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode als Rollenelektrode zum Herstellen einer Schweißnaht ausgebildet ist.