DE3912789C1

DE3912789C1 - Reclamation of used spot-welding electrodes - using tool with punch to force electrode into die with blind hole for additional material and inner punch

Info

Publication number: DE3912789C1
Application number: DE19893912789
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 3507 Baunatal De Kaeseler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1990-06-13
Anticipated expiration: 2009-04-20

Abstract

Used spot welding electrodes (2) with relatively high material loss are prepared for use with a reforming tool (1,3,5), the electrode being forced by a punch (3) into a die (1) and therby upset. An inner punch (5) enters the blind hole to reform the inner contour of the electrode. If the wt. of the electrode is less thanthe predetermined set wt. of the electrode, supplementary material (4) is placed inthe blind hole in the necessary amount before the inner punch enters the hole. ADVANTAGE - Full reclaimation of worn electrodes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach DE-C1-37 35 446 zum Aufbereiten gebrauchter Punktschweißelektroden durch eine Umformung bei dem in einem Umformwerkzeug in einem Verfahrensschritt der Rand der Punktschweißelektrode von einem Außenstempel mit einem Preßdruck beaufschlagt wird, so daß die Punktschweißelektrode in eine Aussparung einer Matrize eingepreßt und dadurch gestaucht wird, und in einem weiteren Verfahrensschritt ein Innenstempel bei einer anhal tenden Krafteinwirkung des Außenstempels in die, verformtes Elektrodenmaterial enthaltende, Blindbohrung der Punktschweißelektroden eingepreßt wird, so daß die Innenform der Punktschweißelektrode wiederhergestellt und deren vorderer Bereich verfestigt wird.The invention relates to a method according to DE-C1-37 35 446 for processing used spot welding electrodes a forming in one in a forming tool Step of the edge of the spot welding electrode of an external stamp is pressurized, so that the spot welding electrode in a recess Die is pressed in and thereby compressed, and in one another process step an inner stamp in an anhal tendency of the outer die into the deformed Blind material containing electrode material Spot welding electrodes is pressed in, so that the inner shape the spot welding electrode restored and their front area is solidified.

Aus der DE-C1-37 35 446 ist ein Verfahren bekannt, durch das auch stark deformierte Elektroden mehrfach restauriert werden können, wobei die Außenform als auch die Innenform wiederhergestellt werden und sichergestellt ist, daß der Elektrodenboden eine vorgegebene Dicke und eine hohe Festigkeit aufweist und daß die durch die Benutzung auf der Elektrodenspitze entstandene Diffusions- und Legierungsschicht vorteilhaft erhalten bleiben. Dieses Verfahren eignet sich i.a. für eine 10-fache Wiederherstellung, wobei die Grenze dann gegeben ist wenn durch den häufigen Gebrauch ein so hoher Materialverlust aufgetreten ist, so daß die wiederhergestellte Elektrode zwar im vorderen Bereich den vorgegebenen Maßen entspricht, ihr Mantelbereich jedoch ein vorgegebenes Längenmaß unterschreitet, was sich auch durch ein Untergewicht bemerkbar macht.From DE-C1-37 35 446 a method is known by which heavily deformed electrodes have been restored several times can be, the outer shape as well as the inner shape be restored and it is ensured that the Electrode base a predetermined thickness and a high Has strength and that the use of the Diffusion and Alloy layer are advantageously preserved. This The procedure is generally suitable for a 10-fold Restoration, whereby the limit is given when such a high loss of material due to frequent use occurred, so that the restored electrode in the front area corresponds to the given dimensions, however, its cladding area has a predetermined length falls below what is also shown by being underweight noticeable.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu offenbaren, mit dem auch solche Punktschweißelektroden restauriert werden können, die einen relativ hohen Materialverlust erlitten haben, und bei dem derartige Elektroden in ihrer Form einschließlich ihrer Länge vollständig wiederhergestellt wird und wobei die Diffusions- und Legierungsschichten erhalten bleiben und verfestigt werden.It is an object of the invention to disclose a method with which such spot welding electrodes have been restored can be a relatively high loss of material have suffered, and with such electrodes in their Shape including its length completely is restored and where the diffusion and Alloy layers are preserved and solidified.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß bei Unterschreitung eines vorgegebenen Elektrodensollgewichtes in die Blindbohrung Ergänzungsmaterial in einer zur Erreichung des Elektrodensollgewichtes notwendigen Menge eingebracht wird, bevor der Innenstempel in die Blindbohrung eingepreßt wird.The solution to the problem is that at Falling below a specified target electrode weight Supplementary material in a blind hole Achieving the required electrode weight is inserted before the inner punch into the blind hole is pressed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the method are in the Subclaims specified.

Das Einbringen des zu ergänzenden Materials erfolgt verfahrenstechnisch vorteilhaft nach einer Gewichtseingangsprüfung, bei der alle diejenigen Elektroden aussortiert werden, die ein vorgegebenes unteres Sollgewicht unterschreiten. Dem Untergewicht gemäß wird dann in diese Elektroden und zwar in deren Blindbohrung eine Ergänzungsmaterialmenge eingebracht, so daß das Gesamtgewicht bis an ein oberes Sollgewicht herankommt. Die Differenz der Sollgewichte ist so gewählt, daß nach dieser Gewichtsergänzung i.a. ein mehrfaches Wiederherstellen und Gebrauch möglich ist, ohne daß zwischenzeitlich nochmals eine Materialergänzung notwendig wird.The material to be supplemented is introduced procedurally advantageous after a Incoming weight test using all those electrodes are sorted out, the a predetermined lower target weight fall below. According to the underweight then in this Electrodes in their blind bore one Amount of supplementary material introduced, so that Total weight comes up to an upper target weight. The Difference of the target weights is chosen so that after this Weight supplement i.a. a multiple restore and Use is possible without in the meantime again a material supplement is necessary.

Das Einbringen das Materials in die Blindbohrung kann vor der Umformbearbeitung oder zwischen den beiden Umformschritten erfolgen, wobei die Auswahl der Lage des Zuführverfahrensschrittes je nach dar Ausgestaltung des Verfahrensablaufes und der vorhandenen Vorrichtung zweckmäßig zu treffen ist.The material can be introduced into the blind hole before the forming process or between the two Forming steps take place, the selection of the location of the Feeding process step depending on the design of the Procedure and the existing device is appropriate to meet.

Das Ergänzungsmaterial wird vorteilhaft in Form einer Kugel oder eines runden Plättchens eingebracht, dessen Durchmesser etwa dem Innendurchmesser der Blindbohrung entspricht. Auch ein Ring aus Drahtmaterial ist geeignet. Die Kugel und der Ring haben den Vorteil, daß ein hoher spezifischer Druck an dem Auflagepunkt bzw. -kreis entsteht, so daß das Material dort stark fließt und sich mit dem Elektrodenmaterial verbindet. Die Verbindung des Elektrodenmaterials erfolgt bei der Umformung durch den Stempeldruck in einer Fließschweißung.The supplementary material is advantageously in the form of a ball or introduced a round plate, the diameter corresponds approximately to the inside diameter of the blind bore. Also a ring of wire material is suitable. The ball and the Ring have the advantage of a high specific pressure the point of contact or circle arises, so that the material flows there strongly and deals with the electrode material connects. The electrode material is connected during the forming process by stamp printing in one Flow welding.

Ergänzend läßt sich zur Fixierung und zur Verbindung des Materials eine Kondensator-Entladungsschweißung einsetzen, wobei vorteilhaft das Material mittels einer weitgehend inerten, hochtemperaturfesten Elektrode in die Blindbohrung eingedrückt wird. Als Elektrodenmaterial für die Kodensatorentladung eignet sich z.B. Wolfram.In addition, can be used for fixing and connecting the Use a capacitor discharge weld, whereby the material is largely advantageous by means of a inert, high temperature resistant electrode in the blind hole is pushed in. As electrode material for the Censor discharge is suitable e.g. Tungsten.

Eine Vorabfixierung des Ergänzungsmaterials durch eine Schweißung erleichtert u.U. die Handhabung der Punktschweißelektrode beim Einlegen in das Umformwerkzeug.A preliminary fixation of the supplementary material by a Welding may be easier the handling of the Spot welding electrode when inserted in the forming tool.

Eine andere Art der zusätzlichen Materialverbindung ist eine Reibschweißung, bei der der Stempel bezüglich der in der Matrize gehaltenen Punktschweißelektrode gedreht wird. Dieses Drehen des Stempels bewirkt eine völlig rotationssymmetrische Materialverteilung, auch wenn das Ergänzungsmaterial anfänglich exzentrisch in der Blindbohrung lag. Another type of additional material connection is one Friction welding, in which the stamp with respect to the in the The spot welding electrode held by the die is rotated. This turning of the stamp causes a complete rotationally symmetrical material distribution, even if that Supplementary material is initially eccentric in the Blind bore was.

Als Ergänzungsmaterial läßt sich das bekannte Elektrodenmaterial verwenden, das eine Legierung ist, die eine relativ hohe Leitfähigkeit und eine höhere Festigkeit als Kupfer aufweist. Da das Ergänzungsmaterial jedoch nur innen in die Elektrode eingebracht wird, kann es vorteilhaft auch aus einer weicheren, fließfähigeren Legierung oder aus reinem Kupfer bestehen, so daß der Verbindungs- und Umformvorgang gefördert werden und außerdem die wiederhergestellte Elektrode vorteilhaft einen geringeren elektrischen Widerstand und größere Wärmeleitfähigkeit als die ursprüngliche Originalelektrode aufweist. Eine ausreichende Festigkeit bleibt dabei über die äußere Zone, die aus der härteren Legierung besteht, erhalten. Die bessere Fließfähigkeit des Innenmaterials stellt sicher, daß die festere Außenzone erhalten bleibt und das neue Material nicht nach außen durchgedrückt wird. Insbesondere ein Reibschweißvorgang mit rotierendem Stempel erbringt eine gleichmäßige Innenverteilung des eingebrachten Materials.The known can be used as supplementary material Use electrode material that is an alloy that relatively high conductivity and higher strength than copper. However, since the supplementary material only If it is placed inside the electrode, it can be advantageous also from a softer, more flowable alloy or from pure copper, so that the connection and Forming process are promoted and also the restored electrode advantageously a smaller one electrical resistance and greater thermal conductivity than has the original original electrode. A sufficient strength remains over the outer zone, which consists of the harder alloy. The better flowability of the inner material ensures that the firmer outer zone remains and the new material is not pushed outwards. In particular a Friction welding with a rotating stamp produces one even internal distribution of the material introduced.

Anhand der Fig. 1 bis 4 sind verschiedenen Verfahrensausgestaltungen dargestellt.Various process configurations are shown with reference to FIGS. 1 to 4.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Axialschnittes eines Umformwerkzeuges mit einer Punktschweißelektrode und kugelförmigem Ergänzungsmaterial; Fig. 1 shows a section of an axial section of a forming tool with a spot welding electrode and spherical supplementary material;

Fig. 2 zeigt das Gleiche Werkzeug mit plattenförmigem Ergänzungsmaterial; Fig. 2 shows the same tool with plate-shaped supplementary material;

Fig. 3 zeigt das Gleiche Werkzeug mit ringförmigem Ergänzungsmaterial; Fig. 3 shows the same tool with annular supplementary material;

Fig. 4 zeigt einen axialen Elektrodenschnitt nach der Restaurierung. Fig. 4 shows an axial electrode section after the restoration.

In Fig. 1 ist dargestellt wie in einem ersten Verfahrensschritt eine gebrauchte Punktschweißelektrode (2) in eine Matrize (1) mittels eines Außenstempels (3) eingepreßt worden ist, so daß deren Außenform wiederhergestellt ist und ein Teil des Elektrodenmaterials (20) sich ringförmig vom Mantelbereich nach innen verlagert hat. Auf dem Boden der Elektrode (2) liegt das Ergänzungsmaterial (4) als eine Kugel geformt, und darüber ist der Stempel (5) in der Position vor dem Einpressen und ggf. Reibschweißen. Da der Innenstempel (5) stirnseitig ballig ausgestaltet ist, ist das seitliche Hochfließen des Materials erleichtert. Außerdem ergibt sich eine kalottenförmige Vertiefung in der Elektrode, in der die Kugel aus dem Ergänzungsmaterial (4) zentrisch ruht, so daß sich deren Material beim Stempeleinfahren allseitig gleichmäßig verteilt. Während des Einfahrens des Innenstempels (5) bis in seine vorgegebene Endposition wird der Außenstempel (3) mit einem geringeren Druck gegen den Elektrodenrand (21) gehalten, so daß das aus dem Innenbereich verdrängte Material in die Randzone vordringt, wobei der Außenstempel (3) zurückweicht, so daß eine vorgegebene Elektrodengesamtlänge wiederhergestellt wird.In Fig. 1 is shown as a used spot welding electrode (2) has been pressed into a die (1) by means of an outer die (3) in a first process step, so that their outer shape is restored and a part of the electrode material (20) extends annularly from Jacket area has shifted inwards. The supplementary material ( 4 ) lies on the bottom of the electrode ( 2 ) in the form of a ball, and the stamp ( 5 ) is in the position before pressing in and, if necessary, friction welding. Since the inner punch ( 5 ) is spherical on the face, the material flows upwards from the side. In addition, there is a dome-shaped depression in the electrode in which the ball made of the supplementary material ( 4 ) rests centrally, so that its material is evenly distributed on all sides when the stamp is inserted. During the retraction of the inner punch ( 5 ) to its predetermined end position, the outer punch ( 3 ) is held against the electrode edge ( 21 ) with less pressure, so that the material displaced from the inner area penetrates into the edge zone, the outer punch ( 3 ) withdraws so that a predetermined total electrode length is restored.

Fig. 2 zeigt den gleichen Werkzeugausschnitt, jedoch ist in die teilweise wiederhergestellte Punktschweißelektrode (2) plattenförmiges Ergänzungsmaterial (4′) eingelegt. Dieses runde Plättchen entspricht in seinem Durchmesser etwa dem Innendurchmesser der Blindbohrung der Elektrode (4) so daß es zentrisch liegt. Seine Dicke ist gemäß dem zu ersetzenden Gewichtsmangel der Elektrode gewählt. Das Einbringen eines Plättchens erbringt vergleichsweise zur Kugel oder zum Ring eine unterschiedliche Verteilung des neuen Materials zu dem bereits vorhandenen Elektrodenmaterial, so daß durch die Auswahl der Form des eingebrachten Materials die Verteilung desselben in der fertigen Elektrode zu beeinflussen ist, was insbesondere bei der Verwendung eines zum ursprünglichen Elektrodenmaterial andersartigen Ergänzungsmaterials so zu nutzen ist, daß einerseits eine gewünschte vorteilhafte Festigkeitsverteilung und andererseits eine gewünschte Leitfähigkeitsverteilung in der Elektrode erreicht wird. Im übrigen empfiehlt es sich, insbesondere, wenn keine zusätzliche Schweißenergie, z.B. in Form einer Kondensatorentladung oder durch Reibung der Verbindungszone zugeführt wird, daß das Ergänzungsmaterial in Form der Kugel oder als ringförmiger Drahtabschnitt oder als ein Rohrabschnitt eingebracht wird. Die punkt- oder kreisförmige Auflage derselben erbringt bei dem Preßvorgang eine Durchbrechung einer, trotz einer vorab durchgeführten Reinigung und Desoxydierung, etwa vorhanden Kontamination und Oxidschicht auf den zu verbindenden Teilen, so daß ein Fließpreßschweißen stattfindet und das Auftreten von Störzonen des elektrischen Stromflusses und des Wärmeflusses beim späterem Punktschweißen vermieden wird. Fig. 2 shows the same tool section, but in the partially restored spot welding electrode ( 2 ) plate-shaped supplementary material ( 4 ') is inserted. The diameter of this round plate corresponds approximately to the inside diameter of the blind hole of the electrode ( 4 ) so that it lies centrally. Its thickness is chosen according to the electrode's lack of weight to be replaced. The introduction of a plate results in a different distribution of the new material compared to the existing electrode material compared to the ball or the ring, so that the distribution of the same in the finished electrode can be influenced by the choice of the shape of the material introduced, which is particularly the case when using a to the original electrode material of different types of supplementary material is to be used in such a way that on the one hand a desired advantageous strength distribution and on the other hand a desired conductivity distribution in the electrode is achieved. For the rest, it is advisable, in particular if no additional welding energy, for example in the form of a capacitor discharge or by friction of the connection zone, is introduced that the supplementary material is introduced in the form of the ball or as an annular wire section or as a pipe section. The punctiform or circular support of the same results in the pressing process breaking through, despite a cleaning and deoxidation carried out beforehand, any contamination and oxide layer present on the parts to be connected, so that extrusion welding takes place and the occurrence of interference zones in the electrical current flow and the heat flow is avoided during later spot welding.

Fig. 3 zeigt den Werkzeugausschnitt mit einer eingepreßten Punktschweißelektrode (2), in die das Ergänzungsmaterial (4′′) in Form eines aus Draht geformten Ringes eingesetzt ist. Dieser toroidförmige Ring paßt lose in die Blindbohrung der Elektrode. Solche Ringe lassen sich zur Erreichung verschiedener zu ergänzender Gewichte aus einem Draht mit jeweils einem geeigneten Durchmesser biegen und ablängen. Fig. 3 shows the tool cutout with a pressed spot welding electrode ( 2 ), in which the supplementary material ( 4 '') is used in the form of a ring formed from wire. This toroidal ring fits loosely in the blind hole of the electrode. Such rings can be bent and cut to length from a wire with a suitable diameter in order to achieve different weights to be added.

Fig. 4 zeigt einen Axialschnitt durch eine wiederhergestellte Punktschweißelektrode (2), wobei das Originalmaterial (25) und das eingebrachte Ergänzungsmaterial (45) in seiner Verteilung zu erkennen ist. Der Mantel ist auf seine Soll-Länge (L) gebracht worden, und der Elektrodenboden hat seine vorgeschriebene Tiefe (T) die durch den Endstand des inneren Stempels in der Ausnehmung der Matrize bestimmt ist. Das eingebrachte Material (45) hat sich innen am Elektrodenboden angelagert und ist seitlich im inneren Mantelbereich hochgedrückt worden. Fig. 4 shows an axial section through a restored spot welding electrode ( 2 ), the distribution of the original material ( 25 ) and the introduced supplementary material ( 45 ) can be seen. The jacket has been brought to its desired length ( L ) and the electrode base has its prescribed depth ( T ) which is determined by the end position of the inner punch in the recess of the die. The introduced material ( 45 ) has accumulated on the inside of the electrode base and has been pushed up laterally in the inner jacket area.

Ein mehrfaches Einbringen von Ergänzungsmaterial jeweils nach mehreren Wiederaufbereitungen ist möglich, ohne daß die äußere Elektrodenschicht vom Ergänzungsmaterial durchbrochen wird.Multiple additions of supplementary material in each case after several reprocessing is possible without the outer electrode layer penetrated by the supplementary material becomes.

Claims

1. A method for preparing used spot welding electrodes ( 2 ) with a relatively high loss of material due to forming, in which in one forming step ( 1 , 3 , 5 ) according to Patent No. 37 35 446 the edge ( 21 ) of the spot welding electrode ( 2 ) is subjected to a pressing pressure from an outer stamp ( 3 ), so that the spot welding electrode ( 2 ) is pressed into a recess in a die ( 1 ) and thereby compressed, and in a further process step, an inner stamp ( 5 ) in the event of a sustained application of force by the outer stamp ( 3 ) is pressed into the blind bore of the spot welding electrode ( 2 ) containing deformed electrode material ( 20 ), so that the inside shape of the spot welding electrode ( 2 ) is restored and its front area is solidified, characterized in that when the electrode electrode falls below a predetermined target weight Blind bore supplementary material ( 4 , 4 ′, 4 ′ ′) in one r the amount necessary to achieve the target electrode weight is introduced before the inner punch ( 5 ) is pressed into the blind hole.

2. The method according to claim 1, characterized in that the supplementary material ( 4 , 4 ', 4 '') is introduced in the form of a ball, a plate or a ring in the blind bore.

3. The method according to claim 1, characterized in that the supplementary material ( 4 , 4 ', 4 '') is fixed by welding in the blind bore before or during the inner punch ( 5 ) is pressed.

4. The method according to claim 3, characterized in that welding by means of capacitor discharge welding or is carried out by friction welding.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spot welding electrode ( 2 ) and / or the supplementary material ( 4 , 4 ', 4 '') is treated cleaning and reducing before each introduction.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the supplementary material ( 4 , 4 ', 4 ''), which is introduced, corresponds to the alloy of the electrode material or is softer and has a higher electrical conductivity.