[发明专利]用于使用突出的边缘焊接的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及多个工件的电阻焊接，且更特定地涉及利用了边缘突出 来降低产生焊接所必需的电极尺寸、凸缘宽度、焊接力和电流负荷的改 进的电阻焊接系统。

背景技术

电阻焊接(例如，常规的压边点焊或缝焊)系统通常用于在例如汽 车制造和构造的工厂内将工件或零件连接。典型地，在工件已以希望的 构造固定后，至少一个且更通常地未两个电极如在图1、图2和图3中 所示接合了工件。电极起作用以将持续的力和电流传递通过工件，直至 工件的电阻生成充足的热能以在工件之间产生熔融的焊池。

为避免使工件变形，施加的力和电流的持续时间构造为在电极-工件 界面的范围内产生焊池。其结果是界面在尺寸上限制了焊池的形成，使 得焊池要求贡献于电极尺寸选择。在图1的现有技术中图示了此关系， 其中具有第一远端宽度的第一电极1和第二电极2对齐且施加到多个工 件，且产生了其宽度一般地适合于此远端宽度的焊池3。虽然较小的电 极可以结构上足以传递所需的力和电流，但选择了与优选的焊接尺寸匹 配的较大的电极，如在现有技术中的典型情况。

对大于所需电极尺寸的使用具有多个问题，包括维修、替换和运行 成本的增加，例如非必需的能耗，生热和冷却要求。例如，如在图1中 示出，在现有技术的系统中通常存在对于常规的冷却管子系统4的另外 的能量负担。增加的电极尺寸具有涉及工件材料浪费的另外的问题。在 这点上，在其中存在焊接沟(welding ditch)时，沟5(图2)必须具有 足以容纳电极尺寸的宽度。这样，在选择较大的电极来产生希望的焊接 尺寸时，沟5必须扩大以容纳较大的电极。类似地，在焊接凸缘6协作 地在工件上出现时(图3)，也必须提供其宽度大于电极直径的凸缘。

再另外的问题是本领域一般技术人员认识到与沟、凸缘或标准表面 焊接无关，难于在工件的边缘上进行压焊且维持整洁的边缘。产生常规 的“点”的必要性要求了焊池中心与边缘的最小间距。如果使电极与边 缘接合，则可能导致边缘线的变形和/或不充分的点。此问题由于选择较 大的电极尺寸和应用相关的增加的焊接负荷而恶化。

因此，由于使用较大的电极引起的另外的适应导致了实现的低效率 和成本，包括较高的维修、替换和运行成本。因此，在现有技术中总是 存在对于更具有成本效益的电阻边缘焊接系统的需求，该系统降低了用 于产生希望的焊接所必需的电极尺寸。

发明内容

响应于涉及常规的电阻焊接系统的这些和其他问题，本发明涉及改 进的边缘焊接系统，该系统通过利用边缘突出而降低了电极尺寸。此外， 本发明用于提供将多个工件结合的方法，该方法在常规的工作空间和组 装设定中容易地可实施。本发明也用于便于边缘焊接而最小化到无边缘 变形。

一般地，本发明涉及将由至少一个材料形成的且具有第一和第二工 件厚度的第一工件和第二工件电阻焊接的方法以形成接头。方法包括基 于所述的至少一个材料和工件厚度确定突出宽度的初始步骤。然后，通 过将第一工件的部分弯曲形成突出。突出具有突出宽度且从第一工件的 剩余部分以角度扩张以具有远端边缘和相对于剩余部分的最小突出角 度。突出以相对于第二工件固定的位置固定，其中边缘接触了第二工件 的平面表面。将力和电流同时通过突出施加且施加到第二工件，使得第 一工件和第二工件的包括突出边缘的至少部分熔合以形成焊池。最后， 使得焊池冷却以形成接头。

将理解且认识到的是本发明提供了多个优于现有技术的电阻焊接 系统的优点，例如包括降低了电极尺寸、焊接力和产生相当的焊池尺寸 所必需的电流负荷。其结果是也降低了能耗、冷却要求、焊接沟/凸缘尺 寸和与电极维修和替换相关的附带成本。此外，较小的电极尺寸导致了 改进的工作空间可操纵性。

本发明的其他方面和优点，包括优选的突出构造，以及形成突出和 进行突出边缘焊接的方法将从对优选实施例(多个实施例)的详细描述 中且参考附图而显见。

附图说明

本发明的优选实施例在下文中参考附图详细描述，其中：

图1是现有技术的电阻点焊系统的部分视图和截面，图中特别地图 示了第一和第二电极尖端，且将多组两个工件常规地进行点焊；

图2是现有技术的通过两个工件形成的焊接沟的视图和第一和第二 焊接电极的视图，图中特别地图示了焊接沟宽度和电极尺寸之间的关 系；