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DE4440351C1 - Spot welding aluminium sheets - Google Patents

Spot welding aluminium sheets

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Publication number
DE4440351C1
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DE
Germany
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welding
spot
sheets
spot welding
replacement
Prior art date
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DE4440351A
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German (de)
Inventor
Markus Erras
Dietmar Mueller
Nikolaus Gschossmann
Franz Schubert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B23K11/115—Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

In spot welding of sheets, partic. Al sheets and multi-sheet combinations, using a DC welding unit or a medium-frequency welding unit, the direct voltage applied to the welding electrodes during prodn. of the weld spot is reversed at least once. Also claimed is a medium-frequency welding unit with two converter sets, connected in inverse parallel, with an additional control unit for driving the converter sets during the welding process as required.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Punktschweißen von Blechen, ins­ besondere von Aluminiumblechen und Mehrblechkombinationen mit einer Gleichstrom-Schweißanlage oder einer Mittelfrequenz-Schweißanlage. Da­ bei werden insbesondere Aluminiumbleche bevorzugt mit Gleichstromtech­ nik punktgeschweißt, da sich aufgrund der hohen Leitfähigkeit von Alumi­ nium mit der bei Stahlblechen üblichen Wechselstromtechnik zu hohe Ver­ luste einstellen würden.The invention relates to a method for spot welding sheet metal, ins special of aluminum sheets and multi-sheet combinations with one DC welding machine or a medium frequency welding machine. There in particular aluminum sheets with DC technology are preferred nik spot welded due to the high conductivity of Alumi nium with the alternating current technology common to steel sheets would set lust.

Jedoch sind beim Widerstandspunktschweißen mit Gleichstrom zwei uner­ wünschte Wirkungen zu beobachten. Zum einen hat nämlich diejenige Schweißelektrode, die mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbun­ den ist, eine wesentlich geringere Standzeit als die mit dem Negativpol der Gleichspannungsquelle verbundene Schweißelektrode. Zum anderen ver­ schiebt sich die Lage der Schweißlinse beim Schweißen von Blechen mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Aluminium, aus der Mittellage hin zur heißeren positiven Elektrode. Diese beiden nachteiligen Effekte werden durch den Peltier-Effekt bzw. durch die Summierung der jouleschen Wärme und der Peltier-Wärme hervorgerufen.However, two are unlikely in resistance spot welding with DC to observe the desired effects. On the one hand, that has Welding electrode that connects to the positive pole of the DC voltage source that is, a much shorter service life than that with the negative pole Welding electrode connected to DC voltage source. On the other hand ver the position of the welding lens moves with itself when welding sheet metal high thermal conductivity, for example aluminum, from the middle layer to the hotter positive electrode. These two adverse effects will be through the Peltier effect or through the summation of the Joule heat and the Peltier warmth.

Beschrieben ist der Peltier-Effekt bzw. eine Kompensation der Schweißlinsen-Verformung durch denselben mit Hilfe geeignet geformter Schweißelektrodenspitzen in "Technische Mitteilungen" 74. Jahrgang, Heft 819, August/September 1981, Seiten 483 bis 490 von J. F. Knobloch/N. Stieme unter "Widerstandsschweißen mit Gleichrichter-Schweiß­ maschinen". Weiteren Stand der Technik bildet der Artikel von R. Bothfeld, "Widerstandspreßschweißen mit einer Mittelfrequenz-Inverterschweißstrom quelle - Grundlagen und praktische Vorteile" in "Schweißen und Schneiden" 46 (1994)" Heft 1, Seiten 25 bis 28, da hierin eine übliche Schweißstrom­ quelle beschrieben ist.The Peltier effect or a compensation of the Welding lens deformation by the same with the help suitably shaped welding electrode tips in "Technical Notes" 74th volume, issue 819, August / September 1981, pages 483 to 490 by J. F. Knobloch / N. Stiee under "Resistance welding with rectifier welding  machines ". Another state of the art is the article by R. Bothfeld, "Resistance pressure welding with a medium frequency inverter welding current source - basics and practical advantages "in" welding and cutting " 46 (1994) "Issue 1, pages 25 to 28, since this is a common welding current source is described.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer die oben beschriebene ungleichmäßige Elektrodenabnutzung sowie das beschriebene Auswandern der Schweißlinse vermieden werden kann.The object of the present invention is to demonstrate measures with With the help of the uneven electrode wear described above and the described migration of the welding lens can be avoided can.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß während der Erzeugung eines Schweißpunktes die an den Schweißelektroden anliegende Gleich­ spannung einmalig umgepolt wird. Dieses einmalige Umpolen soll dabei hochdynamisch erfolgen, d. h. bevorzugt in einem Zeitraum von 5 Millisekun­ den stattfinden. Eine bevorzugte Mittelfrequenz-Schweißvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen einem ersten Umrichtersatz parallelgeschalteten zweiten Umrichtersatz sowie durch eine Zusatzsteuereinheit zur funktionsgerechten Ansteuerung der Umrichtersätze während des Schweißprozesses.To solve this problem it is provided that during the generation of a welding spot is the same at the welding electrodes voltage is reversed once. This one-time polarity reversal is intended done highly dynamic, d. H. preferably in a period of 5 milliseconds that take place. A preferred medium frequency welding device for This procedure is characterized by a first converter set connected in parallel second converter set and by an additional control unit for the functional control of the Converter sets during the welding process.

Im wesentlichen wird vorgeschlagen, die entstehende Peltier-Wärme gleichmäßig auf die beiden Schweißelektroden bzw. auf deren Schweiß­ punkt-Berührungsflächen zu verteilen. Dies kann erreicht werden, wenn die Polung der an den Schweißelektroden anliegenden Gleichspannung wäh­ rend der Entstehung des Schweißpunktes umgepolt wird. Einfach ausge­ drückt werden zwei übereinanderliegende Aluminiumbleche derart mitein­ ander punktverschweißt, daß zunächst die Schweißlinse beispielsweise im oberen Bereich der Mehrblechkombination erzeugt wird, wenn die positive Elektrode oben und die negative Schweißelektrode unten liegt. An­ schließend wird die Polung der Schweißelektroden umgekehrt, d. h. nun­ mehr liegt die negative Schweißelektrode oben; hiermit wird nun der ent­ sprechende Schweißpunkt fertiggestellt, wobei nun die Aufschmelzung vor­ wiegend im unteren Bereich der Mehrblechkombination erfolgt. In essence, it is suggested that the resulting Peltier heat evenly on the two welding electrodes or on their sweat to distribute point contact areas. This can be achieved if the Select the polarity of the DC voltage applied to the welding electrodes The polarity is reversed when the welding spot is created. Simply out presses two superimposed aluminum sheets together other spot welded, that first the welding lens, for example in upper area of the multi-sheet combination is generated when the positive Electrode at the top and the negative welding electrode at the bottom. On finally the polarity of the welding electrodes is reversed, i. H. well the negative welding electrode is more on top; now the ent speaking welding point is completed, now the melting before mainly in the lower area of the multi-sheet combination.  

Der Zeitpunkt der Umpolung wird zeitlich optimiert von der Schweißsteue­ rung aus einer Referenztabelle ermittelt werden. Anschließend erfolgt die Auslösung der Umpolung über die Schweißsteuerung. Bezüglich des optimalen Umpolungs-Zeitpunktes ist darauf zu achten, daß ein bestmög­ licher Kompromiß, bezogen auf die Elektrodenstandzeit sowie auf die qualitätssichere Lage des Schweißpunktes gefunden wird.The time of the polarity reversal is optimized in time by the welding tax tion can be determined from a reference table. Then the Polarity reversal triggered by welding control. Regarding the Optimal polarity reversal is to ensure that the best possible compromise, based on the electrode life and on the quality-assured location of the welding spot is found.

Zur elektrotechnischen Realisierung der Schweißstromumpolung wird eine übliche Mittelfrequenz-Schweißausrüstung vorgeschlagen, die mit einem zweiten Umrichtersatz und einer Zusatzsteuerfunktion ertüchtigt werden muß. Dieser Umrichtersatz ist entgegengesetzt parallelgeschaltet und dient dazu, die Umpoldynamik bei hohen Strömen sicherzustellen. Die Zusatz­ steuerfunktion beinhaltet die Möglichkeit, die beiden Umrichtersätze funkti­ onsgerecht während des Schweißprozesses anzusteuern.For the electrotechnical realization of the welding current reversal, a Common medium frequency welding equipment proposed using a second converter set and an additional control function got to. This converter set is connected in parallel in the opposite direction and serves to ensure the pole reversal dynamics at high currents. The addition Control function includes the option to function the two converter sets to be controlled during the welding process.

Stets stellt sich mit dem beschriebenen Schweißverfahren eine höhere Standzeit der positiven Schweißelektrode ein bzw. ergibt sich für die beiden Schweißelektroden jeweils ein gleiches Wechselintervall. Ferner entsteht die Schweißlinse beim erfindungsgemäßen Punktschweißen exakter mittig zwi­ schen den beiden miteinander zu verschweißenden Blechen, wodurch die Qualität der Verschweißung gesteigert wird.The welding process described always results in a higher one Service life of the positive welding electrode or results for the two Welding electrodes each have the same change interval. Furthermore, the Welding lens in the spot welding according to the invention exactly in the middle between between the two metal sheets to be welded together, as a result of which the Quality of the weld is increased.

Claims (2)

1. Verfahren zum Punktschweißen von Blechen, insbeson­ dere von Aluminiumblechen und Mehrblechkombinationen mit einer Gleichstrom-Schweißanlage oder einer Mit­ telfrequenz-Schweißanlage, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erzeugung eines Schweißpunktes die an den Schweißelektroden anliegende Gleichspannung einmalig umgepolt wird.1. A method for spot welding of sheets, in particular of aluminum sheets and multi-sheet combinations with a direct current welding system or with a medium frequency welding system, characterized in that the direct voltage applied to the welding electrodes is reversed once during the generation of a welding spot. 2. Mittelfrequenz-Schweißvorrichtung zur Durchführung des Punktschweißverfahrens nach Anspruch 1 mit einem Umrichtersatz, gekennzeichnet durch einen zweiten, dem ersten Um­ richtersatz entgegengesetzt parallelgeschalteten Um­ richtersatz sowie durch eine Zusatzsteuereinheit zur funktionsgerechten Ansteuerung der Umrichtersätze während des Schweißprozesses.2. Medium frequency welding device for implementation of the spot welding method according to claim 1 with a Converter replacement, characterized by a second, the first order judge replacement opposite in parallel order rectifier replacement and an additional control unit for Functional control of the converter sets during the welding process.
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