[发明专利]焊接电极和用于形成电阻点焊接头的方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及电阻点焊，且更具体地，涉及焊接电极和用于在工件中形成电阻点焊接头的方法。

背景技术

电阻点焊可用于连结钢基板。通常，电阻点焊可包括用力将工件(例如，要被连结的钢基板)夹持在两个焊接电极之间，并使电流从一个焊接电极流过工件到达第二焊接电极并持续一时间段，从而完成电回路。电流因为工件内的电阻而在基板对基板的贴合界面处和在电极对工件的两个界面处产生热。热即刻熔化在基板对基板的贴合界面处的钢基板，以形成焊核，即，电阻点焊接头，且由此连结了钢基板。

发明内容

一种焊接电极，包括电极保持器和电极帽。电极帽可移除地附连到所述电极保持器且具有中央纵向轴线。所述电极帽还包括本体，具有近端和与所述近端间隔开的焊接表面，其中，所述焊接表面基本平滑且没有限定在其中的任何沟槽。此外，焊接表面具有大约7mm到大约10mm的第一直径、第一曲率半径和与所述第一曲率半径不同的第二曲率半径。电极帽还包括裙状部分，沿所述中央纵向轴线延伸离开所述本体，且被构造为承靠所述电极保持器，以由此将所述电极帽可移除地附连到所述电极保持器。所述裙状部分具有第一面，其基本平行于所述中央纵向轴线且与所述焊接表面间隔开。所述本体具有第二面，其互连所述第一面和所述焊接表面；所述本体从所述第一面沿所述第二面向所述焊接表面呈锥形。

在一个变体中，电极帽的焊接表面包括隆起部，其与第二面间隔开。隆起部具有从大约8mm到大约40mm的第一曲率半径和从大约4mm到大约7mm的第二直径。焊接表面还包括肩部，其邻接隆起部。另外，焊接表面具有不同于第一曲率半径的第二曲率半径。电极帽包括裙状部分，其沿中央纵向轴线延伸离开本体并限定冷却通道。裙状部分被构造为承靠电极保持器，以由此将电极帽可移除地附连到电极保持器。此外，本体从第一面沿第二面向焊接表面呈锥形，从而肩部邻接第二面。

一种在工件中形成电阻点焊接头的方法包括：将工件布置在第一焊接电极和第二焊接电极之间。该工件包括第一钢基板，其布置为与第二钢基板接触，以在它们之间限定贴合界面。第一焊接电极和第二焊接电极每个包括电极保持器和电极帽，该电极帽可移除地附连到所述电极保持器且具有中央纵向轴线。所述电极帽包括本体，具有近端和与所述近端间隔开的焊接表面。所述焊接表面基本平滑且没有限定在其中的任何沟槽，且焊接表面具有大约7mm到大约10mm的第一直径、第一曲率半径和与所述第一曲率半径不同的第二曲率半径。电极帽还包括裙状部分，沿所述中央纵向轴线延伸离开所述本体。裙装部分被构造为承靠所述电极保持器，以由此将所述电极帽可移除地附连到所述电极保持器。所述裙状部分具有第一面，其基本平行于所述中央纵向轴线且与所述焊接表面间隔开。所述本体具有第二面，其互连所述第一面和所述焊接表面。此外，所述本体从所述第一面沿所述第二面向所述焊接表面呈锥形。本方法还包括将工件与第一焊接电极和第二焊接电极的每个的焊接表面接触，以便在第一钢基板和第一焊接电极之间限定第一焊接界面，并在第二钢基板和第二焊接电极之间限定第二焊接界面。本方法还包括在第一焊接界面的第一面积上感应出第一量的电阻热、在第二焊接界面的第二面积上感应出第二量的电阻热、在贴合界面的第三面积上感应出第三量的电阻热、在第一钢基板内感应出第四量的电阻热和在第二钢基板内感应出第五量的电阻热。第三量的电阻热、第四量的电阻热和第五量的电阻热每个小于第一量的电阻热和第二量的电阻热中的任一个。本方法还包括使得第一面积对第三面积的第一比和第二面积对第三面积的第二比每个最大化，以由此在工件中形成电阻点焊接头。

焊接电极和本方法实现一种电阻点焊接头的形成，其具有优异的高循环疲劳寿命、优异的剥离拉伸强度和对焊接接头表面裂纹形成的减小敏感度。即，焊接电极和本方法形成的电阻点焊接头被优化以承受施加到第一钢基板和第二钢基板每个的高循环次数的拉伸剪切载荷。焊接电极和本方法实现一种电阻点焊接头的形成，其在贴合界面处优化地穿透第一钢基板和第二钢基板，以由此将第二钢基板连结到第一钢基板。即，第一量的电阻热和第二量的电阻热被分别分配在第一焊接界面和第二焊接界面上的优化部分上，以形成电阻点焊接头。更具体地，本方法使得第一比和第二比最大化，并促使形成具有例如沙漏形状的电阻点焊接头。即，第一钢基板和第二钢基板每个可具有热影响区，热影响区邻近电阻点焊接头并具有边界，其中，边界和贴合界面可在二者之间限定出一角，大于大约75度，例如，从大约80度到大约120度。焊接电极和本方法使得边界和贴合界面之间的角最大化，从而第一钢基板内的热影响区可与第二钢基板内的第二热影响区组合，以形成大致沙漏的形状。