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CN104607783A - 用于焊接连接部段的焊接装置和与之相关的方法 - Google Patents

用于焊接连接部段的焊接装置和与之相关的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于焊接连接部段4的焊接装置1，其中连接部段4包括厚板2和薄板3，其中厚板和薄板2；3在连接部段4中被互相一致地布置，焊接装置具有第一焊接电极5，它具有被设计用于使厚板2与第一接触面8在连接部段4中相接触的第一焊头7，并具有第二焊接电极6，它具有被设计用于使薄板3与第二接触面10在连接部段4中相接触的第二焊头9，其中第一和第二接触面8；10被布置成至少部分互相一致，其中第一焊头7的第一接触面8是第二焊头9的第二接触面10的至少2倍。

Description

用于焊接连接部段的焊接装置和与之相关的方法
技术领域
本发明涉及一种用于焊接连接部段的焊接装置，其中连接部段包括厚板和薄板。本发明还涉及一种用于借助焊接装置焊接连接部段的方法。
背景技术
用于焊接两块板的焊接方法已经广为人知。在焊接过程中在两块互相重叠的板上放置相置的电极。在电极上接通电压，从而使电流流过金属板并产生焊点，通过该焊点连接所述板。通常电极具有圆形的焊头或焊镜(Schweiβspiegel)，从而形成同样为圆形的焊点。从现有技术中也可以已知一种环形的焊头。
文献EP 0173 656 B1(可能为最新的技术状况)为此阐述一种用于通过局部加热和熔化板件来焊接互相重叠布置的金属板的方法。在板件上放置电极，其端部具有基本上为管状的形状。通过施加电压从而产生电流并在板件上产生一个环形的焊点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种功能改进的和可灵活使用的焊接装置。
本发明建议一种用于焊接连接部段的焊接装置。优选地将连接部段设计为所谓的搭接接头。连接部段包括厚板和薄板，尤其钢板。厚板和薄板在连接部段中被互相一致或形状相同(deckungsgleich)地布置。
焊接装置包括第一和第二焊接电极。可选的将它设计成可以水冷的。第一焊接电极具有第一焊头，例如被设计成可导的和/或可加热的金属块，尤其金属板。第一焊头被设计用于使厚板与第一接触面在连接部段中相接触。第一接触面尤其是一个面，第一焊头借助该面与厚板相接触。
第二焊接电极具有第二焊头。它例如被设计成可导的和/或可加热的金属块。第二焊头被设计用于使薄板与第二接触面在连接部段中相接触。第二接触面尤其是一个面，第二焊头借助该面与薄板相接触。
尤其在剖切连接部段的横截面中第一和第二接触面被布置成至少部分相一致或形状相同。优选的第一和第二接触面被布置成完全一致。
第一接触面被设计成是第二接触面的至少2倍(大至少1倍)。在本发明范围内设定，使第一焊头的第一接触面比第二焊头的接触面大至少一倍。尤其第二焊头的第二接触面相对第一焊头的第一接触面例如由于改变的和/或不同的外轮廓形状而减小。第二焊头的改变可以简单和低成本的实现。
优选为了焊接连接部段在焊接电极上施加电压，从而使电流在接触面和板之间流通、并形成焊点。第一和第二接触面尤其是这种平面，即当在焊接电极上施加电压时，电流可以通过该面传递到板上。
如同从现有技术已知的常规焊接装置中广为人知的，在薄板上由于很小的板厚可能不能产生足够大的电阻使薄板得到足够地加热、熔化并由此工艺可靠地焊接。工艺可靠的加热和熔解薄板可选地可以通过提高流经第二焊接电极的电流的电流密度来实现。提高电流密度根据发明以有利的方式这样实现，即第二焊头的第二接触面被设计成最大为第一焊头的第一接触面的一半。尤其可以将电流密度提高30％，特别25％和/或至少提高10％。而不降低薄板的强度。
在本发明的优选结构设计中第一焊头的第一接触面被设计成圆形和完全平面的。圆形和完全平面的第一接触面优选具有至少3毫米，优选至少5毫米，特别至少7毫米和/或最大10毫米的直径。在本发明的一种特别优选的具体结构设计中圆形的第一接触面具有6毫米的直径。
在本发明的一种可能的变型中第二接触面被设计成旋转对称的。在本发明范围内可能的是，第二接触面通过完全连续的区域形成。第二接触面可选地也可以通过多个互相分开的区域形成或者包括多个互相分开的区域。
在本发明的一种特别优选的变型中，第二焊头的第二接触面被设计成环形，尤其圆环形。第二环形接触面优选具有至少3毫米，优选至少5毫米，特别至少7毫米和/或最大10毫米的总直径。第二环形焊头的第二环形接触面具有至少1毫米，优选至少1.3毫米，特别至少1.6毫米和/或最大2毫米的圆环宽度。
在本发明的一种特别优选的变型方案中，第二焊头的第二接触面具有6毫米的总直径和1.5毫米的圆环宽度。第二接触面的环形设计可以提高流经第二焊接电极的电流的电流密度。由此可以通过提高电流密度实现在焊接时的工艺可靠性，而不损失薄板的强度。
特别优选的是，第一焊头的第一接触面的直径等于第二焊头的第二接触面的外径。由此可能的是，第一和第二接触面被设计成完全一致，并且工艺可靠的实现焊接。由此可以对相同大小和相互一致布置的接触面进行通常的超声波检测。
在本发明的一种优选的变型方案中，厚板和薄板在连接部段中直接重叠。厚板和薄板优选直接地相互焊接。可选的在本发明范围内可能的是，在连接部段中在厚板和薄板之间还布置至少另一个板。这里优选的是，薄板在连接部段的一侧上被布置在外侧。薄板尤其形成连接部段的外侧和/或可见侧。
在本发明的一种优选的设计中焊接装置包括厚板和薄板。厚板优选具有至少0.7毫米和/或最大1.2毫米，优选最大1毫米的厚度。特别优选的是，薄板具有最大0.6毫米，特别最大0.5毫米和/或至少0.2毫米的厚度。可选的是，薄板的厚度D2和厚板的厚度D1的比例大于1∶3(D2/D1＞1/3)。
例如厚板和/或薄板被设计成钢板。在本发明的一种优选的具体设计上厚板被设计成交通工具结构的被镀层的钢板。可选的是，薄板被设计作为交通工具结构的被镀层的外壳。
本发明还涉及一种用于焊接具有厚板和薄板的连接部段的方法。该方法借助根据上文所述的焊接装置实现。在本发明的范围内厚板和薄板被布置成相互一致的，从而形成连接部段。第一焊接电极的第一焊头在连接部段中借助第一接触面被布置在厚板上。第二焊接电极的第二焊头在连接部段中借助第二接触面被布置在薄板上。这里第一和第二焊头如此布置，即第一和第二接触面，尤其在连接部段的横截面内被布置成至少部分的，最好全部一致。在第一和第二焊接电极上施加电压。从而电流通过焊头的接触面流过板，由此使它们互相焊接。
可选的是，第二焊接电极的第二焊头在本发明范围内借助合适的和/或为此设计的铣切工具从另一个原本为环形的和完全平面的第一焊头中铣出。这具有的优点是，第一和/或第二焊接电极，尤其第一和/或第二焊头在焊接连接部段的时候可以进行水冷。
附图说明
本发明的其他特征、优点和功能从下文对本发明的优选实施例的阐述中得到。这里示出：
图1具有厚板和薄板并且具有第一个第二焊接电极的焊接装置；
图2第一焊接电极的接触面和/或焊头；
图3第二焊接电极的接触面和/或焊头；
图4用于借助图1中的焊接装置焊接厚板和薄板的方法的流程图。
互相对应或者相同的部件在图中分别使用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1展示作为本发明的实施例的焊接装置1的横截面，其中剖切线垂直于第一和第二板的延伸面延伸。焊接装置1具有连接部段4，尤其是所谓的搭接接头，它由厚板2和薄板3构成。厚板2在连接部段中相一致的位于薄板3之上。厚板2被设计成用于交通工具结构的被镀层的钢板，薄板3被设计成交通工具结构的被镀层的外壳。可选的可以在连接部段4中在厚板2和薄板3之间布置至少另一块板。
焊接装置1包括第一焊接电极5和第二焊接电极6。第一焊接电极5在连接部段4中位于厚板2上，第二焊接电极6位于薄板3上。两个焊接电极5直接面对面的被布置在板2；3上。
第一焊接电极5具有第一焊头7。它借助第一焊头7与厚板2相接触并由此形成第一焊头7的第一接触面8。第二焊接电极6具有第二焊头9。它借助第二焊头9与薄板3相接触并由此形成第二焊头的第二接触面10。电极5；6被如此放置在板2；3上，从而使接触面8；10被布置成互相完全一致。
为了焊接两块板2；3在焊接电极5；6上施加电压，从而使电流在接触面8；10之间流经板2；3。由于厚板2具有足够大的电阻，它可以在第一接触面8的圆环形和完全平面的设计下被加热、熔化和工艺可靠的焊接。由于薄板3的厚度较小因此不具有足够大的电阻使薄板3工艺可靠的与圆环形和完全平面的接触面(如同厚板2的接触面)相互焊接。在薄板3上必须提高通过第二接触面10流入薄板3的电流的电流密度，从而可以使其得到足够的加热、熔化和由此工艺可靠的焊接。
厚板优选的具有至少0.7毫米和/或最大1.2毫米，尤其是最大1毫米的厚度D1。薄板3具有至少0.4毫米和/或最大0.6毫米，尤其是最大0.5毫米的厚度D2。可选的或者可以补充的是，薄板3的厚度D2和厚板2的厚度D1的比例大于1∶3。
图2展示俯视图1中的第一焊接电极5的第一接触面8和/或第一焊头7所得的俯视图。第一焊头7的第一接触面10被设计成圆形和完全平面的、并具有至少3毫米，优选至少5毫米，特别是至少7毫米和/或最大10毫米的直径D。
由于厚板2(图1)的厚度，当在第一焊接电极5上施加电压时在圆形和完全平面的第一接触面10上也具有足够大的电阻使厚板2加热和熔解，特别工艺可靠地进行焊接。
图3展示第二焊接电极6的第二焊头9的第二接触面10的俯视图。第二焊头9的第二接触面10被设计为环形，尤其为圆环形并具有3毫米，优选至少5毫米，尤其至少7毫米和/或最大10毫米的总直径G。第二焊头9的第二焊接面10的圆环宽度R为至少1毫米，优选1.3毫米，尤其1.6毫米和/或最大2毫米。
如上所述，由于薄板3(图1)的厚度，当在第二焊接电极6上施加电压时不能得到足够大的电阻用于加热和熔解，尤其用于工艺可靠地焊接薄板3。通过第二焊头9的第二接触面10的圆环形设计当在第二焊接电极6上施加电压时可以将电流密度提高最大30％，优选最大25％和/或至少10％，从而可以不损失强度的加热和熔化薄板3，尤其可以工艺可靠的焊接。
第二焊头9的第二接触面10通过铣切出常规的圆形和完全平面的焊头而被制造而成。由此可以在焊接连接部段4的时候对第二焊接电极6进行水冷。
第一焊头7(图2)的第一接触面8(图2)的直径D等于第二焊头9的第二接触面10的总直径G。由此可以将两个接触面8；10和/或焊头7；9布置成完全一致的并形成相应起作用的焊点。尤其可以对相同大小和一致布置的接触面8；10进行通常的超声波检查。
第一接触面8被设计成是第二接触面10的至少2倍。在此尤其适用：A1＞/＝2×A2。
图4示出用于借助焊接装置1焊接厚板和薄板2；3的方法的流程图。该方法包括下述步骤：
步骤1(11)：相互一致的布置厚板2和薄板3并形成连接部段4。
步骤2(12)：将第一焊头7放置在连接部段4的厚板2上并形成接触面8。
步骤3(13)：将第二焊头9放置在连接部段4的薄板3上并形成第二接触面10，从而使它被布置成至少部分与第一焊头7相一致。
步骤4(14)：在第一和第二焊接电极5；6上施加电压，尤其焊接连接部段4。
可选的方法步骤5(15)包括：在焊接连接部段4的时候用水冷却第一和/或第二焊接电极5；6。
可选地能够将步骤2(12)和步骤3(13)在方法范围内互相调换。
该方法包括可选的步骤01(16)，尤其从另一个圆形的和完全平面的焊头中铣切出第二焊头9。
尽管在上文中详细的公开至少一种实施例，但是必须肯定的是，存在许多根据发明的变型方案。同样必须肯定的是，至少一种实施例仅仅具有示意性的特征而不对保护范围、使用领域或者结构布置产生限制。相反地，上述公开为改变至少一个实施例指出提供适度的指示。因此必须肯定的是，可以对至少一个实施例的功能或部件布置的不同变型进行改变，只要不超出通过权利要求和其合法的等效要求的范围即可。
附图标记单
1  焊接装置
2  厚板
3  薄板
4  连接部段
5  第一焊接电极
6  第二焊接电极
7  第一焊头
8  第一接触面
9  第二焊头
10 第二接触面
11 第一方法步骤
12 第二方法步骤
13 第三方法步骤
D  直径
D1 厚板的厚度
D2 薄板的厚度
G  总直径
R  圆环宽度

Claims (14)

1.一种用于焊接连接部段的焊接装置(1)，其中，连接部段(4)包括厚板(2)和薄板(3)，其中，厚板和薄板(2；3)在所述连接部段(4)中被互相一致地布置，
所述焊接装置(1)具有第一焊接电极(5)，它具有被设计用于使厚板(2)与第一接触面(8)在连接部段(4)中相接触的第一焊头(7)，并且
所述焊接装置(1)还具有第二焊接电极(6)，它具有被设计用于使薄板(3)与第二接触面(10)在连接部段(4)中相接触的第二焊头(9)，
其中，第一和第二接触面(8；10)在连接部段(4)中被布置成至少部分相一致，
其中，第一焊头(7)的第一接触面(8)是第二焊头(9)的第二接触面(10)的至少2倍。
2.根据权利要求1所述的焊接装置(1)，其中，所述第一焊头(7)的第一接触面(8)被设计成圆形和完全平面的。
3.根据权利要求2所述的焊接装置(1)，其中，第一圆形焊头(7)的第一圆形接触面(8)具有至少3毫米，优选至少5毫米，特别至少7毫米和/或最大10毫米的直径。
4.根据上述权利要求之一所述的焊接装置(1)，其中，第二焊头(9)的第二接触面(10)被设计成环形，尤其圆环形。
5.根据权利要求4所述的焊接装置(1)，其中，第二环形焊头(9)的第二环形接触面(10)具有至少3毫米，优选至少5毫米，特别至少7毫米和/或最大10毫米的总直径，并且还具有至少1毫米，优选至少1.3毫米，特别至少1.6毫米和/或最大2毫米的圆环宽度。
6.根据权利要求4或5所述的焊接装置(1)，其中，第一焊头(7)的第一接触面(8)的直径(D)等于第二焊头(9)的第二接触面(10)的总直径(G)。
7.根据上述权利要求之一所述的焊接装置(1)，其中，厚板(2)和薄板(3)在连接部段(4)中直接互相重叠。
8.根据权利要求1至6之一所述的焊接装置(1)，其中，在连接部段(4)中在厚板(2)和薄板(3)之间布置至少另一个板。
9.根据上述权利要求之一所述的焊接装置(1)，其中，焊接装置(1)包括厚板(2)和薄板(3)。
10.根据权利要求9所述的焊接装置(1)，其中，所述薄板(3)具有最大0.6毫米、优选最大0.5毫米的厚度(D2)。
11.据权利要求9或10所述的焊接装置(1)，其中，所述厚板(2)被设计成交通工具结构的被镀层的钢板，所述薄板(3)被设计成交通工具结构的被镀层的外壳。
12.根据上述权利要求之一所述的焊接装置(1)，其中，可以对第一和/或第二焊接电极(5；6)进行水冷。
13.一种用于焊接包括厚板(2)和薄板(3)的连接部段的方法，其中，所述方法借助根据上述权利要求之一所述的焊接装置(1)实现，其中，所述方法包括下述步骤：
相互一致的布置厚板(2)和薄板(3)，并构成连接部段(4)，
将第一焊头(7)放置在连接部段中的厚板(2)上并形成接触面(8)，
将第二焊头(9)放置在连接部段(4)中的薄板(3)上并形成第二连接面(10)，从而使它被布置成至少部分与第一焊头(7)相一致，
在第一和第二焊接电极(5；6)上施加电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，第二焊接电极(6)的第二焊头(9)从另一个原本被设计成环形的和完全平面的焊头中铣切得到。
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