本發(fā)明涉及一種用于使用第一電極并且使用相對(duì)的第二電極來將夾層材料與至少一個(gè)金屬材料電阻點(diǎn)焊的方法，該夾層材料包括帶有兩個(gè)金屬覆蓋層的塑料芯層，該第一電極放置到金屬材料的表面上，該第二電極放置到設(shè)置在金屬材料的背側(cè)上的覆蓋層的表面上，并且這樣加熱待焊接的區(qū)域，即，使待焊接的區(qū)域中的塑料軟化，并且通過將電極一起移動(dòng)將軟化的塑料從待焊接的區(qū)域擠出，直到兩個(gè)覆蓋層接觸，覆蓋層隨后在接觸區(qū)域中通過經(jīng)過第一和第二電極的電流流動(dòng)與金屬材料焊接。此外，本發(fā)明涉及一種用于將夾層材料與至少一個(gè)金屬材料電阻點(diǎn)焊的裝置，該裝置包括至少一個(gè)具有第一電極的第一電極保持件和具有第二電極的相對(duì)的第二電極保持件、電流/電壓源和電流引線,第一電極保持件和第二電極保持件能夠互相相對(duì)于彼此移動(dòng)。

背景技術(shù)：

由不同材料組成的夾層材料兼具有不能由單層的材料提供的相反的多種性質(zhì)。因此，特別是當(dāng)塑料芯層的厚度設(shè)為大于金屬覆蓋層的厚度時(shí)，例如由具有兩個(gè)金屬覆蓋層的塑料芯層組成的夾層材料具有能夠與小重量的單一材料相比較的性質(zhì)。迄今由于設(shè)置在金屬覆蓋層之間的以絕緣方式將兩個(gè)金屬覆蓋層互相分開的塑料芯層，夾層材料與至少一個(gè)其他的金屬材料的電阻點(diǎn)焊非常困難并且只能用高昂的設(shè)備花費(fèi)來進(jìn)行。從現(xiàn)有技術(shù)中已知這種類型的用于電阻點(diǎn)焊的方法。

德國(guó)公開文獻(xiàn)DE 10 2011 109 708 A1公開了一種用于將夾心部件與另一金屬部件電阻點(diǎn)焊的方法，其中第一電極放置在金屬部件的表面上，并且第二電極相對(duì)地放置到夾層部件的表面上待焊接的位置上并且加熱在待焊接的位置處的塑料，其中控制電極的溫度，并且通過將電極一起移動(dòng)將軟化的塑料擠出待焊接的區(qū)域，直到夾心部件的覆蓋層發(fā)生電接觸。通過經(jīng)這兩個(gè)電極施加電流，在夾心部件的覆蓋層和金屬部件之間形成焊接連接。這里缺點(diǎn)在于，該方法具有非常長(zhǎng)的處理時(shí)間并且相應(yīng)的裝置具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

德國(guó)專利申請(qǐng)DE 10 2013 108 563 A1公開了一種用于將夾層部件與金屬部件電阻點(diǎn)焊的方法，其中為了將夾層部件與金屬部件焊接使用在兩個(gè)電極之間的第二電路。在待焊接的位置上對(duì)塑料的加熱通過第一電路進(jìn)行，第一電路通過與第二電路相同的電流/電壓源供應(yīng)并且能夠接通或斷開。用于加熱的電流供應(yīng)緊貼在金屬部件的表面上的電極并且將電流傳導(dǎo)到金屬部件中。電流從設(shè)置成與金屬部件電接觸的電流橋返回到電流/電壓源。供應(yīng)的電極和能夠獲取電流的電橋之間的距離或者路程可能選擇為很大，由此引發(fā)的熱會(huì)在這個(gè)距離上對(duì)夾層材料產(chǎn)生負(fù)面影響，例如會(huì)導(dǎo)致在該區(qū)域中的脫層。因此存在進(jìn)一步改進(jìn)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此出發(fā)，本發(fā)明的目的是提供一種用于對(duì)夾層材料電阻點(diǎn)焊的方法以及相應(yīng)的裝置，通過該裝置可以實(shí)現(xiàn)具有有限的熱影響區(qū)域的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。

這類方法的目的通過如下方式實(shí)現(xiàn)：在金屬材料的表面上相互相鄰地設(shè)置的第一電極和接觸體通過經(jīng)過第一電極和接觸體的電流流動(dòng)加熱在待焊接的區(qū)域中的塑料并且接觸體通過由回饋電流的引線與第二電極的回饋電流的引線連接。

發(fā)明人已經(jīng)確定，通過設(shè)置相鄰地放置在金屬材料的表面上的第一電極和接觸體，其中通過經(jīng)過第一電極和接觸體的電流流動(dòng)加熱在待焊接的區(qū)域中的塑料，可以將在塑料加熱期間的熱影響區(qū)局部地限制在待焊接的區(qū)域。為了能夠提供電流，接觸體與第二電極的回饋電流的引線作為支線導(dǎo)電連接并且由此接通電路。

根據(jù)本發(fā)明的方法的第一設(shè)計(jì)方案，優(yōu)選在的電流設(shè)置為低的情況下，電流保持恒定直到兩個(gè)覆蓋層接觸。其優(yōu)點(diǎn)在于，塑料不會(huì)加熱太快并且基本上能抑制可能導(dǎo)致不期望的氣泡形成的、在蓋板的首次接觸時(shí)的飛濺。取決于夾層材料和金屬材料之間待焊接的結(jié)合，可以依靠經(jīng)驗(yàn)實(shí)際確定電流。

根據(jù)本發(fā)明的方法的另一設(shè)計(jì)方案，在兩個(gè)覆蓋層接觸之后，保持電流的流動(dòng)并且基本上繼續(xù)流過第一電極和第二電極以形成焊點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)在于，不需要額外的控制元件或額外的機(jī)械裝置。

為了該類型的裝置而設(shè)的目的通過如下方式實(shí)現(xiàn)：在第一電極保持件處設(shè)置接觸體，其互相相鄰地設(shè)置并且接觸體通過回饋電流的引線與第二電極的回饋電流的引線電連接。

如上所述，通過互相相鄰設(shè)置的第一電極保持件或第一電極和接觸體，可以將在塑料加熱期間的熱影響區(qū)限制在待焊接的區(qū)域并且有效地防止了在圍繞焊接區(qū)域的區(qū)域中的夾層材料的脫層。優(yōu)選地，接觸體與第一電極保持件同軸地延伸。

根據(jù)本發(fā)明的裝置的設(shè)計(jì)方案，接觸體彈性地設(shè)置在第一電極保持件上。在無負(fù)載的彈性狀態(tài)下，接觸體突出于第一電極，從而通過相對(duì)于金屬材料對(duì)第一電極保持件施加力使得接觸體相對(duì)于第一電極保持件移動(dòng)，直到第一電極與金屬材料的表面接觸。彈性的設(shè)置產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，由此可以有利地確保接觸體和整體材料之間的接觸電阻隨著彈簧的預(yù)應(yīng)力的增加而變小。這可以防止接觸體可能粘附在整體材料上。

根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一設(shè)計(jì)方案，在電極保持件和接觸體之間設(shè)置不導(dǎo)電材料，特別是套筒，優(yōu)選滑動(dòng)套筒。由此可以有效地防止優(yōu)選待回饋電流的第一電極和輸出電流的接觸體之間的短路。

在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一設(shè)計(jì)方案中，接觸體包括以環(huán)形地圍繞第一電極的接觸區(qū)域。優(yōu)點(diǎn)在于，電流可以從第一電極出發(fā)徑向地均勻地以接觸區(qū)域的方向流動(dòng)。替換性地，接觸區(qū)域部分地圍繞第一電極。例如，當(dāng)例如在具有窄的接合凸緣的部件的情況下對(duì)焊接區(qū)域的接近受到限制時(shí)，可以使用該設(shè)計(jì)方案。接觸區(qū)域的設(shè)計(jì)方案沒有限制，因此可以個(gè)性化地適應(yīng)規(guī)定的要求。

優(yōu)選地，該裝置成型為點(diǎn)焊鉗，點(diǎn)焊鉗可以簡(jiǎn)單地并且不用高花費(fèi)的方式安裝在常規(guī)的焊接機(jī)器人上。

附圖說明

下面借助示出實(shí)施例的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。相同的部件具有相同的附圖標(biāo)記。在圖中：

圖1a和1b以示意性剖面圖示出了在根據(jù)本發(fā)明的方法的兩個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例的立體圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三實(shí)施例的立體圖。

具體實(shí)施方式

圖1a和1b以示意性剖面圖示出了在根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行過程中的兩個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)上的根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例。示出了夾層材料，其由塑料芯層(1)，優(yōu)選由具有兩個(gè)金屬覆蓋層(2,2')(優(yōu)選是鋼覆蓋層)的熱塑性的塑料芯層構(gòu)成。塑料芯層的厚度優(yōu)選大于金屬覆蓋層的厚度。夾層材料與金屬材料(3)焊接，優(yōu)選與鋼材料焊接。為此設(shè)置與第一電極保持件(4')連接的第一電極(4)和相對(duì)的第二電極(5)，該第二電極又與第二電極保持件(5')連接，其中第一電極(4)放置到金屬材料(3)的表面上，第二電極(5)放置到遠(yuǎn)離金屬材料的金屬覆蓋層(2')的表面上。根據(jù)本發(fā)明的裝置成型為點(diǎn)焊鉗(10)，其具有帶有兩個(gè)鉗臂(6)的C形形狀，電極保持件(4'，5')設(shè)置在鉗臂上。接觸體(12)設(shè)置在第一電極保持件(4')處并且設(shè)置為鄰近第一電極保持件(4')，其中接觸體(12)與第一電極保持件(4')同軸地延伸并且接觸體具有接觸區(qū)域(13)，接觸區(qū)域例如環(huán)形地圍繞第一電極(4)。此外，提供了電流/電壓源(11)和回饋電流的引線(7,8,9)，第一電極與回饋電流的引線(7)連接，第二電極(5)與回饋電流的引線(8)連接，它們形成焊接過程所需的電路。在接觸體(12)和第二電極(5)的回饋電流的引線(8)之間設(shè)置另一回饋電流的引線(9)并且其用于產(chǎn)生支路，以便于在待焊接的區(qū)域中引起塑料的加熱。為了避免短路，在第一電極保持件(4')和接觸體(12)之間設(shè)置例如涂層或套筒形式的不導(dǎo)電材料(14)。

圖1a示出了對(duì)在待焊接區(qū)域中的塑料加熱的階段。在此，第一電極(4)和接觸體(12)的接觸區(qū)域(13)放置在金屬材料(3)的表面上。相反，第二電極(5)放置在遠(yuǎn)離金屬材料的金屬覆蓋層(2')的表面上。通過接通電流，電流(由箭頭表示)從電流/電壓源(11)通過引入電流的引線(7)流動(dòng)到與金屬材料電接觸的第一電極(4)。接觸體(12)的接觸區(qū)域(13)例如成型為環(huán)狀并且同樣與金屬材料電接觸，從而電流可以從第一電極(4)向接觸區(qū)域(13)的方向上均勻徑向地流動(dòng)。由此，熱影響區(qū)可以局部地限定在了待焊接的區(qū)域。通過與接觸體(12)電連接的回饋電流的引線(9)，電流進(jìn)一步流過通過支路，其中回饋電流的引線(9)與第二電極(5)的回饋電流的引線(8)電連接。電流通過第二電極(5)的電流引線(8)流回到電流/電壓源(11)。上述基本上保持恒定的電流流動(dòng)首先在金屬材料(3)中引起加熱。通過熱傳導(dǎo)，熱量到達(dá)金屬的覆蓋片(2)，通過該覆蓋片又將熱量轉(zhuǎn)移到塑料芯中。由于引起的熱，待焊接區(qū)域中的塑料軟化并通過將電極保持件(4'，5')一起移動(dòng)而從待焊接區(qū)域擠出。

如果兩個(gè)覆蓋層(2,2')電接觸，則開始根據(jù)圖1b的焊接階段，其中，在兩個(gè)覆蓋層(2,2')接觸之后保持電流流動(dòng)，并且其中電流繼續(xù)通過第一和第二電極(4,5)流動(dòng)以形成焊點(diǎn)(由箭頭表示)。

圖2以立體圖示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例。用帽形輪廓成形的夾層材料與金屬材料焊接，該金屬材料例如作為在夾層材料的凸緣區(qū)域(17)中的墊片進(jìn)行電阻點(diǎn)焊。加熱和焊接階段以與上述過程類似的方式進(jìn)行。與第一實(shí)施例不同，接觸體(12)通過彈簧(16)彈性地設(shè)置在第一電極保持件(4')上，其中止擋件(15)優(yōu)選可以移動(dòng)地(參見箭頭)固定在第一電極保持件(4')上，從而由此能夠個(gè)性化地調(diào)節(jié)接觸體(12)的預(yù)應(yīng)力。隨著彈簧(16)的預(yù)應(yīng)力增加，接觸體(12)和單一材料(3)之間的接觸電阻減小。由此可以防止接觸體(12)在單一材料(3)上的可能的粘附。為了避免第一電極保持件(4')和接觸體(12)之間的短路，在其之間設(shè)置不導(dǎo)電材料(14)，例如允許彈性設(shè)置的接觸體(12)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不損壞的套筒，優(yōu)選滑動(dòng)套筒。接觸體(12)在其上部區(qū)域中包括例如一件式成型的突出部(12')，該突出部用于與例如成型為銅帶的回饋電流的引線(9)形成電連接/連接，并且該回饋電流的引線又與第二電極(5)的回饋電流的引線(8)電連接。替換性地并且這里未示出地，接觸體(12)的回饋電流的引線(9)可以設(shè)置為平行于第一電極(4)的輸入電流的引線(7)。此外，接觸體的接觸區(qū)域(13)部分地圍繞第一電極(4)。當(dāng)焊接區(qū)域如在該實(shí)施例中示出的可接觸性受到限制時(shí)，則優(yōu)選地使用該實(shí)施例。

圖3以立體圖示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三實(shí)施例。與第二實(shí)施例不同的是，接觸體(12)具有部分地圍繞第一電極(4)的接觸區(qū)域(13)，該接觸區(qū)域分為兩個(gè)部分區(qū)域，由此可以調(diào)整出在第一電極(4)和接觸體(12)的部分區(qū)域之間的電流的對(duì)稱流動(dòng)。這兩個(gè)部分區(qū)域還對(duì)裝置有積極的作用，因?yàn)楫?dāng)力施加到電極保持件(4'，5')時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的裝置對(duì)稱地負(fù)載。

附圖標(biāo)記說明

1 塑料芯層

2，2' 金屬覆蓋層

3 金屬材料

4 第一電極

4' 第一電極保持件

5 第二電極

5' 第二電極保持件

6 鉗臂

7 第一電極的輸入電流的引線

8 第二電極的反饋電流的引線

9 接觸體的反饋電流的引線

10 點(diǎn)焊鉗

11 電流/電壓源

12 接觸體

12' 突出部

13 接觸區(qū)域

14 不導(dǎo)電的材料

15 止擋件

16 彈簧

17 凸緣區(qū)域