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DE102017102032B4 - Milling tool for welding electrodes and method for using it - Google Patents

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DE102017102032B4
DE102017102032B4 DE102017102032.2A DE102017102032A DE102017102032B4 DE 102017102032 B4 DE102017102032 B4 DE 102017102032B4 DE 102017102032 A DE102017102032 A DE 102017102032A DE 102017102032 B4 DE102017102032 B4 DE 102017102032B4
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DE
Germany
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milling
welding
weld
workpiece
geometry
Prior art date
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DE102017102032.2A
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German (de)
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David R. Sigler
Blair E. Carlson
Michael J. Karagoulis
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GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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Abstract

Fräswerkzeug (10), das zum Nacharbeiten asymmetrischer Schweißseitengeometrien von ersten und zweiten Schweißelektroden (200, 220) in der Lage ist, wobei das Fräswerkzeug (10) umfasst:
einen Körper (12), der sich der Länge nach entlang einer Mittelachse (18) zwischen einem ersten Ende (22) und einem zweiten Ende (26) erstreckt, und
ein Fräselement (14) innerhalb des Körpers (12), das eine erste Fräsaufnahme (32) bildet, die durch eine erste Öffnung (32) an dem ersten Ende (22) des Körpers (12) hindurch zugänglich ist, und das ferner eine zweite Fräsaufnahme (34) bildet, die durch eine zweite Öffnung (24) an dem zweiten Ende (26) des Körpers (12) hindurch zugänglich ist, wobei das Fräselement (14) eine Fräsfurche (58) umfasst, die eine Fräsklinge enthält, welche axial voneinander beabstandete und entgegengesetzte erste und zweite Abscherflächen (68, 70) aufweist, welche zumindest teilweise die erste bzw. zweite Fräsaufnahme (32, 34) definieren, wobei die erste Abscherfläche (68) einen unteren Endabschnitt (72) umfasst, der profiliert ist, um eine erste Schweißseitengeometrie zu fräsen, die eine ebene oder gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche (210) umfasst, und wobei die zweite Abscherfläche (70) einen unteren Endabschnitt (86) umfasst, der profiliert ist, um eine zweite Schweißseitengeometrie zu fräsen, die eine gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche (230) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Schweißseitengeometrie ferner eine Reihe von aufrecht stehenden kreisförmigen Graten (232) umfasst, welche von der gewölbten Schweißseiten-Basisoberfläche der zweiten Schweißseitengeometrie aus nach außen vorstehen; und dass
der Körper (12) und das Fräselement (14) einstückig ausgebildet sind.

Figure DE102017102032B4_0000
Milling tool (10) capable of reworking asymmetric welding side geometries of first and second welding electrodes (200, 220), the milling tool (10) comprising:
a body (12) extending longitudinally along a central axis (18) between a first end (22) and a second end (26), and
a milling element (14) within the body (12) forming a first milling receptacle (32) accessible through a first opening (32) at the first end (22) of the body (12) and further forming a second milling receptacle (34) accessible through a second opening (24) at the second end (26) of the body (12), wherein the milling element (14) includes a milling groove (58) containing a milling blade having axially spaced and opposed first and second shearing surfaces (68, 70) at least partially defining the first and second milling receptacles (32, 34), respectively, wherein the first shearing surface (68) includes a lower end portion (72) profiled to mill a first weld face geometry comprising a planar or curved weld face base surface (210), and wherein the second shearing surface (70) has a lower end portion (86) profiled to mill a second weld side geometry comprising a curved weld side base surface (230),
characterized in that
the second weld face geometry further comprises a series of upstanding circular ridges (232) projecting outwardly from the curved weld face base surface of the second weld face geometry; and that
the body (12) and the milling element (14) are formed in one piece.
Figure DE102017102032B4_0000

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Fräswerkzeug zum Nacharbeiten von Schweißelektroden bzw. Schweißkappen, die zum Widerstandspunktschweißen von Werkstückstapeln verwendet werden, die einander unähnliche Werkstücke enthalten, etwa ein Werkstück aus Aluminium und ein benachbartes Werkstück aus Stahl. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Fräswerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es der Art nach im Wesentlichen aus der US 7 458 139 B2 bekannt ist.The present invention generally relates to a milling tool for reworking welding electrodes or welding caps used for resistance spot welding of workpiece stacks containing dissimilar workpieces, such as an aluminum workpiece and an adjacent steel workpiece. In particular, the invention relates to a milling tool according to the preamble of claim 1, as it is essentially US 7 458 139 B2 is known.

Ferner geht aus der US 2013 / 0 015 164 A1 ein Fräswerkzeug zum gleichzeitigen Nacharbeiten einer oberen Elektrode und einer unteren Elektrode mittels oberer und unterer Schneiden hervor, wobei eine der Elektroden eine Reihe von aufrecht stehenden kreisförmigen Graten aufweist.Furthermore, the US 2013 / 0 015 164 A1 a milling tool for simultaneously reworking an upper electrode and a lower electrode by means of upper and lower cutting edges, one of the electrodes having a series of upright circular ridges.

Weitergehender Stand der Technik ergibt sich ferner aus der DE 103 45 714 A1 .Further state of the art also results from the DE 103 45 714 A1 .

EINLEITUNGINTRODUCTION

Widerstandspunktschweißen ist ein Prozess, der in einer Anzahl von Industrien verwendet wird, um zwei oder mehrere Werkstücke aus Metall zusammenzufügen. Die Kraftfahrzeugindustrie beispielsweise verwendet oft Widerstandspunktschweißen, um Werkstücke aus Metall unter anderem während der Herstellung von Strukturrahmenelementen (z.B. Karosserieseiten- und Querelemente) und Fahrzeugschließelementen (z.B. Fahrzeugtüren, Motorhauben, Kofferraumdeckel und Heckklappen) zusammenzufügen. An verschiedenen Punkten entlang eines Rands der Werkstücke aus Metall oder an einer anderen Verbindungsregion wird oft eine Anzahl von Schweißpunkten ausgebildet, um sicherzustellen, dass das Teil strukturell stabil ist. Obwohl Punktschweißen typischerweise praktiziert worden ist, um bestimmte ähnlich zusammengesetzte Werkstücke aus Metall zusammenzufügen - etwa Stahl mit Stahl und Aluminium mit Aluminium - , hat der Wunsch zum Einbauen von leichteren Materialien in eine Fahrzeugkarosseriestruktur Interesse am Zusammenfügen von Werkstücken aus Stahl mit Werkstücken aus Aluminium durch Widerstandspunktschweißen erzeugt. Der vorstehend erwähnte Wunsch zum Widerstandspunktschweißen von einander unähnlichen Werkstücken aus Metall ist nicht einzigartig für die Kraftfahrzeugindustrie; tatsächlich erstreckt er sich auf andere Industrien, die Punktschweißen verwenden können, einschließlich der Luftfahrt-, Schifffahrts-, Eisenbahn- und Bauindustrie.Resistance spot welding is a process used in a number of industries to join two or more metal workpieces together. The automotive industry, for example, often uses resistance spot welding to join metal workpieces during the manufacture of structural frame members (e.g., body side and cross members) and vehicle closure elements (e.g., vehicle doors, hoods, deck lids, and liftgates), among others. A number of spot welds are often formed at various points along an edge of the metal workpieces or at another joining region to ensure the part is structurally sound. Although spot welding has typically been practiced to join certain similarly composed metal workpieces—such as steel to steel and aluminum to aluminum—the desire to incorporate lighter materials into a vehicle body structure has generated interest in joining steel workpieces to aluminum workpieces using resistance spot welding. The aforementioned desire to resistance spot weld dissimilar metal workpieces is not unique to the automotive industry; in fact, it extends to other industries that can use spot welding, including the aerospace, marine, railway, and construction industries.

Widerstandspunktschweißen beruht allgemein auf dem Fließen eines elektrischen Stroms durch einander überlappende Werkstücke aus Metall, um Wärme zu erzeugen. Zum Ausführen eines derartigen Schweißprozesses wird ein Satz von einander gegenüberliegenden Schweißelektroden in aufeinander zu orientierter Ausrichtung gegen entgegengesetzte Seiten des Werkstückstapels gepresst, der typischerweise zwei oder drei Werkstücke aus Metall enthält, die in einer überlappenden Konfiguration angeordnet sind. Dann wird elektrischer Strom von einer Schweißelektrode durch die Metallwerkstücke hindurch zu der anderen geleitet. Ein Widerstand gegen das Fließen dieses elektrischen Stroms erzeugt Wärme in den Werkstücken aus Metall und an ihren Stoßflächen. Wenn der Werkstückstapel ein Werkstück aus Aluminium und ein benachbartes überlappendes Werkstück aus Stahl enthält, verursacht die Wärme, die an der Stoßfläche und innerhalb der Materialmasse dieser einander unähnlichen Werkstücke aus Metall erzeugt wird, die Entstehung eines Schmelzbads aus Aluminiumschmelze, welches von der Stoßfläche aus in das Werkstück aus Aluminium vordringt, und lässt es anwachsen. Dieses Schmelzbad aus Aluminiumschmelze benetzt die benachbarte Stoßfläche des Werkstücks aus Stahl und erstarrt nach dem Beenden des Stromflusses zu einer Schweißfügestelle, welche die zwei Werkstücke miteinander durch Schweißen verbindet.Resistance spot welding generally relies on the flow of an electric current through overlapping metal workpieces to generate heat. To perform this welding process, a set of opposing welding electrodes is pressed in facing alignment against opposite sides of the workpiece stack, which typically contains two or three metal workpieces arranged in an overlapping configuration. An electric current is then passed from one welding electrode through the metal workpieces to the other. Resistance to the flow of this electric current generates heat in the metal workpieces and at their mating surfaces. If the workpiece stack contains an aluminum workpiece and an adjacent overlapping steel workpiece, the heat generated at the mating surface and within the mass of these dissimilar metal workpieces causes a molten aluminum pool to form, penetrate from the mating surface into the aluminum workpiece, and cause it to grow. This molten pool of molten aluminum wets the adjacent butt surface of the steel workpiece and, after the current flow has stopped, solidifies into a weld joint that joins the two workpieces together by welding.

Jede der Schweißelektroden, die zum Durchführen eines Widerstandspunktschweißens verwendet werden, enthält eine Schweißseite, die an einem Ende eines Elektrodenkörpers angeordnet ist. Die Schweißseite ist der Abschnitt der Schweißelektrode, der den Werkstückstapel kontaktiert und damit elektrisch kommuniziert. Über den Verlauf wiederholter Widerstandspunktschweißoperationen hinweg sind die Schweißseiten der Schweißelektroden anfällig für eine Verschlechterung aufgrund der großen Wärmemenge, die an den Schweißseiten während eines Stromflusses erzeugt wird, und der hohen Kompressionskraft, die verwendet wird, um die Schweißseiten gegen den Werkstückstapel zu drücken. Diese Verschlechterung kann eine plastische Deformation der Schweißseite und/oder das Entstehen einer Kontaminierung umfassen, welche aus einer Reaktion zwischen der Elektrode und dem jeweiligen kontaktierten Werkstück bei erhöhten Temperaturen resultiert. Um die Lebensdauer der Schweißelektroden zu verlängern, speziell in einer Produktionsumgebung, kann die ursprüngliche Geometrie der Schweißseiten der Schweißelektroden periodisch wiederhergestellt werden. Dieser Wiederherstellungsprozess sollte schnell, praktisch und genau sein, so dass er Produktionsoperationen nicht dadurch unterbricht, dass die Schweißelektroden für längere Zeitperioden nicht zur Verfügung stehen.Each welding electrode used to perform resistance spot welding includes a welding face located at one end of an electrode body. The welding face is the portion of the welding electrode that contacts and electrically communicates with the workpiece stack. Over the course of repeated resistance spot welding operations, the welding faces of the welding electrodes are susceptible to deterioration due to the large amount of heat generated at the welding faces during current flow and the high compressive force used to press the welding faces against the workpiece stack. This deterioration can include plastic deformation of the welding face and/or the development of contamination resulting from a reaction between the electrode and the respective contacted workpiece at elevated temperatures. To extend the service life of the welding electrodes, especially in a production environment, the original geometry of the welding faces of the welding electrodes can be periodically restored. This restoration process should be fast, convenient, and accurate so that it does not interrupt production operations by making the welding electrodes unavailable for extended periods.

Das Widerstandspunktschweißen eines Werkstücks aus Aluminium an ein Werkstück aus Stahl ist mit Problemen belastet. Abgesehen von der Notwendigkeit zum periodischen Nacharbeiten von Schweißseiten, die unterschiedliche Verschlechterungsmechanismen durchlaufen, machen es die völlig unterschiedlichen Eigenschaften der zwei Werkstücke und das Vorhandensein einer mechanisch festen, elektrisch isolierenden und sich selbst heilenden hitzebeständigen Oxidschicht (oder mehrerer Schichten) auf dem Werkstück aus Aluminium schwierig, Schweißverbindungen mit angemessener Abschäl- und Querspannungsfestigkeit auf konsistente Weise zu erzielen. Da die bisherigen Bemühungen beim Punktschweißen nicht besonders erfolgreich gewesen sind, wurden hauptsächlich mechanische Befestigungselemente, die Stanznieten und „Flow-Drill“-Schrauben umfassen, verwendet, um Werkstücke aus Aluminium und Stahl aneinander zu befestigen. Jedoch benötigen mechanische Befestigungselemente mehr Zeit zur Installation und weisen im Vergleich mit dem Punktschweißen hohe Verbrauchskosten auf. Außerdem fügen sie Gewicht zu der Fahrzeugkarosseriestruktur hinzu - Gewicht, das vermieden wird, wenn das Zusammenfügen mit Hilfe von Punktschweißen bewerkstelligt wird - welches einem Teil der Gewichtseinsparungen entgegenwirkt, die hauptsächlich durch die Verwendung von Werkstücken aus Aluminium erzielt werden. Zudem können mechanische Befestigungselemente Stellen für eine galvanische Korrosion an dem Werkstück aus Aluminium einbringen, da die Befestigungselemente typischerweise aus Stahl bestehen.Resistance spot welding of an aluminum workpiece to a steel workpiece is fraught with challenges. Aside from the need for periodic rework of weld faces, which undergo different deterioration mechanisms, the vastly different properties of the two workpieces and the presence of a mechanically strong, electrically insulating, and self-healing heat-resistant oxide layer (or multiple layers) on the aluminum workpiece make it difficult to consistently achieve welds with adequate peel and transverse stress strength. Since previous spot welding efforts have not been particularly successful, mechanical fasteners, including self-piercing rivets and flow-drill screws, have been primarily used to join aluminum and steel workpieces. However, mechanical fasteners require more time to install and have high consumable costs compared to spot welding. They also add weight to the vehicle body structure—weight that is avoided when joining using spot welding—which counteracts some of the weight savings achieved primarily by using aluminum workpieces. Furthermore, mechanical fasteners can introduce sites for galvanic corrosion on the aluminum workpiece, since the fasteners are typically made of steel.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Erfindungsgemäß wird ein Fräswerkzeug zum Nacharbeiten asymmetrischer Schweißseitengeometrien von ersten und zweiten Schweißelektroden vorgestellt, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.According to the invention, a milling tool for reworking asymmetric welding side geometries of first and second welding electrodes is presented, which is characterized by the features of claim 1.

Die Konstruktion des Fräswerkzeugs unterliegt einer bestimmten Variabilität, ohne dass es seine Fähigkeit zum Nacharbeiten verliert. Beispielsweise kann jede der einen oder mehreren Fräsfurchen ein längliches Fußstück umfassen, das die Fräsklinge an der Innenoberfläche des Körpers abstützt.The design of the milling tool is subject to a certain degree of variability without losing its ability to rework. For example, each of the one or more milling grooves may include an elongated foot piece that supports the milling blade against the inner surface of the body.

Als weiteres Beispiel für eine spezielle Konstruktion des Fräswerkzeugs kann das Fräselement eine erste Fräsfurche, die eine erste Fräsklinge aufweist, eine zweite Fräsfurche, die eine zweite Fräsklinge aufweist, eine dritte Fräsfurche, die eine dritte Fräsklinge aufweist und eine vierte Fräsfurche, die eine vierte Fräsklinge aufweist, umfassen. Die erste, zweite, dritte und vierte Fräsklinge sind in Umfangsrichtung voneinander derart beabstandet, dass jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen quer zu jeder ihrer zwei in Umfangsrichtung benachbarten Fräsklingen orientiert ist. Zudem enthält jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen axial voneinander beabstandete und entgegengesetzte erste und zweite Abscherflächen. Die ersten Abscherflächen der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen definieren die erste Fräsaufnahme, und die zweiten Abscherflächen der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen definieren die zweite Fräsaufnahme.As another example of a specific design of the milling tool, the milling element may include a first milling groove having a first milling blade, a second milling groove having a second milling blade, a third milling groove having a third milling blade, and a fourth milling groove having a fourth milling blade. The first, second, third, and fourth milling blades are circumferentially spaced from one another such that each of the first, second, third, and fourth milling blades is oriented transversely to each of its two circumferentially adjacent milling blades. Additionally, each of the first, second, third, and fourth milling blades includes axially spaced and opposing first and second shear surfaces. The first shear surfaces of the first, second, third, and fourth milling blades define the first milling receptacle, and the second shear surfaces of the first, second, third, and fourth milling blades define the second milling receptacle.

Wenn das Fräselement des Weiteren die ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen enthält, weisen sowohl die erste Abscherfläche der ersten Fräsklinge als auch die erste Abscherfläche der dritten Fräsklinge, die aufeinander ausgerichtet sind, einen unteren Endabschnitt auf, der eine nach oben hin profilierte Vorderkante und eine nach oben hin profilierte Hinterkante aufweist, die um einen positiven Freiwinkel unter die Vorderkante versetzt ist. Analog weisen sowohl die zweite Abscherfläche der zweiten Fräsklinge als auch die zweite Abscherfläche der vierten Fräsklinge, die aufeinander ausgerichtet sind, jedoch quer zu der ersten Abscherfläche der ersten Fräsklinge und der ersten Abscherfläche der dritten Fräsklinge orientiert sind, einen unteren Endabschnitt auf, der eine nach oben hin profilierte Vorderkante und eine nach oben hin profilierte Hinterkante aufweist, die um einen positiven Freiwinkel unter die Vorderkante versetzt ist, und der ferner eine Vielzahl von Eindringrillen umfasst, die sich von der Vorderkante aus über zumindest einen Teil der Strecke bis zu der Hinterkante erstrecken. Die Eindringrillen, die sich über den unteren Endabschnitt der zweiten Abscherfläche der zweiten Fräsklinge und über die zweite Abscherfläche der vierten Fräsklinge hinweg erstrecken, können gekrümmt oder gerade verlaufen.When the milling element further includes the first, second, third, and fourth milling blades, both the first shearing surface of the first milling blade and the first shearing surface of the third milling blade, which are aligned with each other, have a lower end portion having an upwardly profiled leading edge and an upwardly profiled trailing edge offset by a positive clearance angle below the leading edge. Similarly, both the second shearing surface of the second milling blade and the second shearing surface of the fourth milling blade, which are aligned with each other but oriented transversely to the first shearing surface of the first milling blade and the first shearing surface of the third milling blade, have a lower end portion having an upwardly profiled leading edge and an upwardly profiled trailing edge offset by a positive clearance angle below the leading edge, and further comprising a plurality of penetration grooves extending from the leading edge at least part of the way to the trailing edge. The penetration grooves extending across the lower end portion of the second shearing surface of the second milling blade and across the second shearing surface of the fourth milling blade may be curved or straight.

Die erste Abscherfläche der ersten und dritten Fräsklingen und die zweite Abscherfläche der zweiten und vierten Fräsklingen können neben ihren jeweiligen unteren Endabschnitten zusätzliche Strukturen aufweisen. Beispielsweise können die erste Abscherfläche von sowohl der ersten als auch der dritten Fräsklinge auch einen oberen Endabschnitt enthalten, der sich von ihrem jeweiligen unteren Endabschnitt aus erstreckt und eine konvexe Gestalt aufweist. Der obere Endabschnitt der ersten Abscherfläche von sowohl der ersten als auch der dritten Fräsklinge weist eine Vorderkante und eine Hinterkante auf. Analog kann die zweite Abscherfläche sowohl der zweiten als auch der vierten Fräsklinge einen oberen Endabschnitt enthalten, der sich von ihrem jeweiligen unteren Endabschnitt aus erstreckt und eine konvexe Gestalt aufweist. Der obere Endabschnitt der zweiten Abscherfläche sowohl der zweiten als auch der vierten Fräsklinge weist eine Vorderkante und eine Hinterkante auf.The first shearing surface of the first and third milling blades and the second shearing surface of the second and fourth milling blades may include additional structures in addition to their respective lower end portions. For example, the first shearing surface of each of the first and third milling blades may also include an upper end portion extending from its respective lower end portion and having a convex shape. The upper end portion of the first shearing surface of each of the first and third milling blades has a leading edge and a trailing edge. Similarly, the second shearing surface of each of the second and fourth milling blades may include an upper end portion extending from its respective lower end portion and having a convex shape. The upper end portion of the second shearing surface of each of the second and fourth milling blades has a leading edge and a trailing edge.

Des Weiteren können spezielle Beispiele für die erste und zweite Schweißseitengeometrie ferner definiert werden, welche von dem Fräswerkzeug nachgearbeitet werden können. Die erste Schweißseitengeometrie kann beispielsweise eine sphärisch gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche umfassen, die einen Durchmesser zwischen 3 mm und 16 mm und einen Krümmungsradius zwischen 8 mm und 400 mm aufweist. Im Hinblick auf die zweite Schweißseitengeometrie kann diese eine sphärisch gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche umfassen, die einen Durchmesser zwischen 8 mm und 20 mm und einen Krümmungsradius zwischen 15 mm und 300 mm aufweist, und sie kann ferner zwischen zwei und zehn aufrecht stehende kreisförmige Grate enthalten, die eine Schweißseitenachse umgeben und deren Durchmesser von einem innersten aufrecht stehenden kreisförmigen Grat, der die Schweißseitenachse unmittelbar umgibt, zu einem äußersten aufrecht stehenden kreisförmigen Grat, der von der Schweißseitenachse am weitesten entfernt ist, zunimmt. Die aufrecht stehenden kreisförmigen Grate können auf der gewölbten Schweißseiten-Basisoberfläche um eine Distanz von 50 µm bis 1800 µm beabstandet sein und jeder der aufrecht stehenden kreisförmigen Grate kann eine Grathöhe aufweisen, die im Bereich von 20 µm bis 500 µm liegt. Furthermore, specific examples of the first and second weld side geometries that can be reworked by the milling tool can be further defined. The first weld side geometry can, for example, comprise a spherically curved weld side base surface having a diameter between 3 mm and 16 mm and a radius of curvature between 8 mm and 400 mm. With regard to the second weld side geometry, it can comprise a spherically curved weld side base surface having a diameter between 8 mm and 20 mm and a radius of curvature between 15 mm and 300 mm, and it can further include between two and ten upright circular ridges surrounding a weld side axis and whose diameter increases from an innermost upright circular ridge immediately surrounding the weld side axis to an outermost upright circular ridge furthest from the weld side axis. The upstanding circular burrs may be spaced on the curved weld side base surface by a distance of 50 µm to 1800 µm and each of the upstanding circular burrs may have a burr height ranging from 20 µm to 500 µm.

Eine weitere Ausführungsform eines Fräswerkzeugs, das in der Lage ist, asymmetrische Schweißseitengeometrien von ersten und zweiten Schweißelektroden nachzuarbeiten, enthält einen Körper und ein Fräselement innerhalb des Körpers. Der Körper erstreckt sich der Länge nach entlang einer Mittelachse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Das Fräselement bildet eine erste Fräsaufnahme, die durch die erste Öffnung an dem ersten Ende des Körpers hindurch zugänglich ist, und es bildet ferner eine zweite Fräsaufnahme, die durch eine zweite Öffnung an dem zweiten Ende des Körpers hindurch zugänglich ist. Das Fräselement umfasst eine Fräsfurche, die eine Fräsklinge mit axial voneinander beabstandeten und entgegengesetzten ersten und zweiten Abscherflächen enthält, welche zumindest teilweise die erste bzw. zweite Fräsaufnahme definieren. Die erste Abscherfläche umfasst einen unteren Endabschnitt, der zum Fräsen einer ersten Schweißseitengeometrie profiliert ist, welche eine ebene oder gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche umfasst, und die zweite Abscherfläche umfasst einen unteren Endabschnitt, der zum Fräsen einer zweiten Schweißseitengeometrie profiliert ist, welche eine gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche und eine Reihe von aufrecht stehenden kreisförmigen Graten umfasst, die von der gewölbten Schweißseiten-Basisoberfläche aus nach außen vorstehen.Another embodiment of a milling tool capable of finishing asymmetric weld side geometries of first and second welding electrodes includes a body and a milling element within the body. The body extends longitudinally along a central axis between a first end and a second end. The milling element defines a first milling receptacle accessible through the first opening at the first end of the body and further defines a second milling receptacle accessible through a second opening at the second end of the body. The milling element includes a milling groove including a milling blade having axially spaced and opposing first and second shearing surfaces that at least partially define the first and second milling receptacles, respectively. The first shear surface includes a lower end portion profiled for milling a first weld face geometry comprising a flat or curved weld face base surface, and the second shear surface includes a lower end portion profiled for milling a second weld face geometry comprising a curved weld face base surface and a series of upstanding circular ridges projecting outwardly from the curved weld face base surface.

Spezielle Beispiele für die erste und zweite Schweißseitengeometrie, die von dem Fräswerkzeug nachgearbeitet werden können, können weiter definiert werden. Die erste Schweißseitengeometrie kann beispielsweise eine sphärisch gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche umfassen, die einen Durchmesser zwischen 3 mm und 16 mm und einen Krümmungsradius zwischen 8 mm und 400 mm aufweist. Im Hinblick auf die zweite Schweißseitengeometrie kann diese eine sphärisch gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche umfassen, die einen Durchmesser zwischen 8 mm und 20 mm und einen Krümmungsradius zwischen 15 mm und 300 mm aufweist, und sie kann ferner zwischen zwei und zehn aufrecht stehende kreisförmige Grate enthalten, die eine Schweißseitenachse umgeben und deren Durchmesser von einem innersten aufrecht stehenden kreisförmigen Grat, der die Schweißseitenachse unmittelbar umgibt, zu einem äußersten aufrecht stehenden kreisförmigen Grat, der von der Schweißseitenachse am weitesten entfernt ist, zunimmt. Die aufrecht stehenden kreisförmigen Grate können auf der gewölbten Schweißseiten-Basisoberfläche um eine Distanz von 50 µm bis 1800 µm voneinander beabstandet sein und jeder der aufrecht stehenden kreisförmigen Grate kann eine Grathöhe aufweisen, die in einem Bereich von 20 µm bis 500 µm liegt.Specific examples of the first and second weld face geometries that can be reworked by the milling tool can be further defined. For example, the first weld face geometry can comprise a spherically curved weld face base surface having a diameter between 3 mm and 16 mm and a radius of curvature between 8 mm and 400 mm. With regard to the second weld face geometry, it can comprise a spherically curved weld face base surface having a diameter between 8 mm and 20 mm and a radius of curvature between 15 mm and 300 mm, and it can further include between two and ten upstanding circular ridges surrounding a weld face axis and increasing in diameter from an innermost upstanding circular ridge immediately surrounding the weld face axis to an outermost upstanding circular ridge furthest from the weld face axis. The upstanding circular burrs may be spaced apart on the curved weld side base surface by a distance of 50 µm to 1800 µm, and each of the upstanding circular burrs may have a burr height ranging from 20 µm to 500 µm.

Die Konstruktion des Fräswerkzeugs unterliegt einer bestimmten Variabilität, ohne dass es seine Fähigkeit zur Nacharbeitung verliert. Beispielsweise kann das Fräselement eine erste Fräsfurche mit einer ersten Fräsklinge, eine zweite Fräsfurche mit einer zweiten Fräsklinge, eine dritte Fräsfurche mit einer dritten Fräsklinge und eine vierte Fräsfurche mit einer vierten Fräsklinge umfassen. Die erste, zweite, dritte und vierte Fräsklinge sind in Umfangsrichtung derart voneinander beabstandet, dass jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen zu jeder von ihren zwei in Umfangsrichtung benachbarten Fräsklingen quer orientiert ist. Zudem enthält jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen axial voneinander beabstandete und entgegengesetzte erste und zweite Abscherflächen. Die ersten Abscherflächen der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen definieren die erste Fräsaufnahme, und die zweiten Abscherflächen der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen definieren die zweite Fräsaufnahme.The design of the milling tool is subject to a certain degree of variability without losing its ability to be reworked. For example, the milling element can comprise a first milling groove with a first milling blade, a second milling groove with a second milling blade, a third milling groove with a third milling blade, and a fourth milling groove with a fourth milling blade. The first, second, third, and fourth milling blades are circumferentially spaced from one another such that each of the first, second, third, and fourth milling blades is oriented transversely to each of its two circumferentially adjacent milling blades. In addition, each of the first, second, third, and fourth milling blades includes axially spaced and opposing first and second shear surfaces. The first shear surfaces of the first, second, third, and fourth milling blades define the first milling socket, and the second shear surfaces of the first, second, third, and fourth milling blades define the second milling socket.

Wenn das Fräselement die ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen enthält, weist des Weiteren sowohl die erste Abscherfläche der ersten Fräsklinge als auch die erste Abscherfläche der dritten Fräsklinge, welche aufeinander ausgerichtet sind, einen unteren Endabschnitt auf, der eine nach oben hin profilierte Vorderkante und eine nach oben hin profilierte Hinterkante aufweist, die um einen positiven Freiwinkel unter die Vorderkante versetzt ist. Analog weisen sowohl die zweite Abscherfläche der zweiten Fräsklinge als auch die zweite Abscherfläche der vierten Fräsklinge, welche aufeinander ausgerichtet sind, jedoch quer zu der ersten Abscherfläche der ersten Fräsklinge und der ersten Abscherfläche der dritten Fräsklinge orientiert sind, einen unteren Endabschnitt auf, der eine nach oben hin profilierte Vorderkante und eine nach oben hin profilierte Hinterkante aufweist, welche um einen positiven Freiwinkel unter die Vorderkante versetzt ist, und der ferner eine Vielzahl von Eindringrillen umfasst, die sich von der Vorderkante aus über zumindest einen Teil der Strecke bis zu der Hinterkante erstrecken.When the milling element includes the first, second, third, and fourth milling blades, furthermore, both the first shearing surface of the first milling blade and the first shearing surface of the third milling blade, which are aligned with each other, have a lower end portion having an upwardly profiled leading edge and an upwardly profiled trailing edge offset by a positive clearance angle below the leading edge. Similarly, both the second shearing surface of the second milling blade and the second shearing surface of the fourth milling blade, which are aligned with each other but oriented transversely to the first shearing surface of the first milling blade and the first shearing surface of the third milling blade, a lower end portion having an upwardly profiled leading edge and an upwardly profiled trailing edge offset by a positive clearance angle below the leading edge, and further comprising a plurality of penetration grooves extending from the leading edge over at least part of the distance to the trailing edge.

Als weiteres Beispiel für eine spezielle Konstruktion des Fräswerkzeugs kann das Fräselement innerhalb des Körpers auf mehrere verschiedene Weisen abgestützt sein. In einer speziellen Ausführungsform beispielsweise kann die Fräsfurche ein längliches Fußstück umfassen, das die Fräsklinge an der Innenoberfläche des Körpers abstützt.As another example of a specific design of the milling tool, the milling element can be supported within the body in several different ways. In one specific embodiment, for example, the milling groove can include an elongated foot piece that supports the milling blade against the inner surface of the body.

Ein Verfahren zum Nacharbeiten von Schweißelektroden, die asymmetrische Schweißseitengeometrien aufweisen, umfasst in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung mehrere Schritte. Im Speziellen wird ein Fräswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Eine erste Schweißseite einer ersten Schweißelektrode wird in die erste Fräsaufnahme aufgenommen, und eine zweite Schweißseite einer zweiten Schweißelektrode wird in die zweite Fräsaufnahme aufgenommen. Sobald die erste und zweite Schweißseite in die erste bzw. zweite Fräsaufnahme aufgenommen sind, wird das Fräswerkzeug gedreht, um eine erste Schweißseitengeometrie in der ersten Schweißseite und eine zweite Schweißseitengeometrie in der zweiten Schweißseite zu fräsen und wieder herzustellen. Die erste Schweißseitengeometrie umfasst eine ebene oder gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche, und die zweite Schweißseitengeometrie umfasst eine gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche und eine Reihe aufrecht stehender kreisförmiger Grate, die von der gewölbten Schweißseiten-Basisoberfläche aus nach außen vorstehen.A method for reworking welding electrodes having asymmetrical weld face geometries comprises, in accordance with one embodiment of the invention, several steps. Specifically, a milling tool having the features of claim 1 is provided. A first weld face of a first welding electrode is received in the first milling receptacle, and a second weld face of a second welding electrode is received in the second milling receptacle. Once the first and second weld faces are received in the first and second milling receptacles, respectively, the milling tool is rotated to mill and rework a first weld face geometry in the first weld face and a second weld face geometry in the second weld face. The first weld face geometry includes a flat or curved weld face base surface, and the second weld face geometry includes a curved weld face base surface and a series of upstanding circular ridges projecting outwardly from the curved weld face base surface.

Das Verfahren zum Nacharbeiten von Schweißelektroden, die asymmetrische Schweißseitengeometrien aufweisen, kann mit bestimmten Bevorzugungen in die Praxis umgesetzt werden. Beispielsweise kann das Fräswerkzeug mit zwischen einer und zehn vollständigen Umdrehungen um Achsen der ersten und zweiten Schweißseiten herum gedreht werden, so dass eine Materialtiefe im Bereich von 10 µm bis 500 µm von sowohl der ersten Schweißseite als auch der zweiten Schweißseite bei der Wiederherstellung der ersten Schweißseitengeometrie und der zweiten Schweißseitengeometrie entfernt wird. Zudem kann ein Satz von zehn bis einhundert Schweißverbindungen zwischen überlappenden und benachbarten Werkstücken aus Stahl und Aluminium ausgebildet werden, bevor die erste Schweißseite in die erste Fräsaufnahme des Fräswerkzeugs aufgenommen wird und die zweite Schweißseite in die zweite Fräsaufnahme des Fräswerkzeugs aufgenommen wird. Selbstverständlich können viele andere Variationen des Verfahrens zum Widerstandspunktschweißen in die Praxis umgesetzt werden.The method for reworking welding electrodes having asymmetrical weld face geometries can be implemented with certain preferences. For example, the milling tool can be rotated between one and ten complete revolutions around axes of the first and second weld faces, such that a material depth in the range of 10 µm to 500 µm is removed from both the first weld face and the second weld face upon restoration of the first weld face geometry and the second weld face geometry. Furthermore, a set of ten to one hundred weld joints can be formed between overlapping and adjacent steel and aluminum workpieces before the first weld face is mounted in the first milling shank of the milling tool and the second weld face is mounted in the second milling shank of the milling tool. Of course, many other variations of the resistance spot welding method can be implemented.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fräswerkzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und speziell der ersten Fräsaufnahme des Fräswerkzeugs; 1 is a perspective view of a milling tool in accordance with an embodiment of the present invention and specifically the first milling socket of the milling tool;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Fräswerkzeugs, und speziell der zweiten Fräsaufnahme des Fräswerkzeugs; 2 is a perspective view of the 1 shown milling tool, and especially the second milling holder of the milling tool;
  • 3 ist eine Explosionsansicht des in 1 - 2 dargestellten Fräswerkzeugs, die einen Körper und ein Fräselement, die voneinander getrennt sind, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; 3 is an exploded view of the 1 - 2 illustrated milling tool showing a body and a milling element separated from each other in accordance with an embodiment of the invention;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht des in 1 - 2 dargestellten Fräswerkzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung; 4 is a cross-sectional view of the 1 - 2 illustrated milling tool in accordance with an embodiment of the invention;
  • 5 ist eine Draufsicht auf die erste Fräsaufnahme des in 1 - 2 dargestellten Fräswerkzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung; 5 is a top view of the first milling fixture of the 1 - 2 illustrated milling tool in accordance with an embodiment of the invention;
  • 6 ist eine Draufsicht auf die zweite Fräsaufnahme des in 1 - 2 dargestellten Fräswerkzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung; 6 is a top view of the second milling fixture of the 1 - 2 illustrated milling tool in accordance with an embodiment of the invention;
  • 7 ist eine Querschnittsansicht eines Klingenabschnitts von einer der Fräsfurchen entlang von Schnittlinien 7-7 in 5; 7 is a cross-sectional view of a blade portion of one of the milling grooves taken along section lines 7-7 in 5 ;
  • 8 ist eine Querschnittsansicht eines Klingenabschnitts von einer der Fräsfurchen entlang von Schnittlinien 8-8 in 6; 8 is a cross-sectional view of a blade portion of one of the milling grooves taken along section lines 8-8 in 6 ;
  • 9 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der zweiten Abscherflächen des in 2 gezeigten Fräselements, in welcher zwei dieser Flächen eine Vielzahl von Eindringrillen definieren; 9 is a partially enlarged view of the second shear surfaces of the 2 shown milling element, in which two of these surfaces define a plurality of penetration grooves;
  • 10 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht einer Schweißelektrode bzw. Schweißkappe, die eine erste Schweißseitengeometrie in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung enthält; 10 is a general perspective view of a welding electrode or welding cap incorporating a first welding side geometry in accordance with an embodiment of the invention;
  • 11 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht einer Schweißelektrode bzw. Schweißkappe, die eine zweite Schweißseitengeometrie enthält, welche sich von der ersten Schweißseitengeometrie unterscheidet, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung; 11 is a general perspective view of a welding electrode or welding cap including a second welding side geometry that differs from the first welding side ten geometry, in accordance with an embodiment of the invention;
  • 12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Schweißseite der in 11 gezeigten Schweißelektrode; 12 is an enlarged cross-sectional view of the welding side of the 11 welding electrode shown;
  • 13 ist eine allgemeine Querschnittsansicht eines Werkstückstapels, der ein Werkstück aus Stahl und ein benachbartes Werkstück aus Aluminium enthält, die in überlappender Weise angeordnet sind und zwischen einer ersten Schweißelektrode und einer zweiten Schweißelektrode liegen, wobei die erste und zweite Schweißelektrode unterschiedliche Schweißseitengeometrien aufweisen; 13 is a general cross-sectional view of a workpiece stackup including a steel workpiece and an adjacent aluminum workpiece arranged in an overlapping manner and sandwiched between a first welding electrode and a second welding electrode, the first and second welding electrodes having different weld side geometries;
  • 14 ist eine allgemeine Querschnittsansicht eines Werkstückstapels, welcher ein Werkstück aus Stahl und ein benachbartes Werkstück aus Aluminium enthält, die in überlappender Weise angeordnet sind und zwischen einer ersten Schweißelektrode und einer zweiten Schweißelektrode liegen, wobei die erste und zweite Schweißelektrode unterschiedliche Schweißseitengeometrien aufweisen, obwohl hier der Werkstückstapel ein zusätzliches Werkstück aus Stahl enthält (d.h. zwei Werkstücke aus Stahl und ein Werkstück aus Aluminium), in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung; 14 is a general cross-sectional view of a workpiece stackup including a steel workpiece and an adjacent aluminum workpiece arranged in an overlapping manner and sandwiched between a first welding electrode and a second welding electrode, the first and second welding electrodes having different weld side geometries, although here the workpiece stackup includes an additional steel workpiece (i.e., two steel workpieces and one aluminum workpiece), in accordance with one embodiment of the invention;
  • 15 ist eine allgemeine Querschnittsansicht eines Werkstückstapels, der ein Werkstück aus Stahl und ein benachbartes Werkstück aus Aluminium enthält, die in überlappender Weise angeordnet sind und zwischen einer ersten Schweißelektrode und einer zweiten Schweißelektrode liegen, wobei die erste und zweite Schweißelektrode unterschiedliche Schweißseitengeometrien aufweisen, obwohl der Werkstückstapel hier ein zusätzliches Werkstück aus Aluminium enthält (d.h. zwei Werkstücke aus Aluminium und ein Werkstück aus Stahl), in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung; 15 is a general cross-sectional view of a workpiece stackup including a steel workpiece and an adjacent aluminum workpiece arranged in an overlapping manner and sandwiched between a first welding electrode and a second welding electrode, the first and second welding electrodes having different weld side geometries, although the workpiece stackup here includes an additional aluminum workpiece (i.e., two aluminum workpieces and one steel workpiece), in accordance with one embodiment of the invention;
  • 16 ist eine allgemeine Querschnittsansicht des Werkstückstapels und der Schweißelektroden, die in 13 gezeigt sind, während des Durchleitens eines elektrischen Stroms zwischen den Schweißelektroden und durch den Stapel hindurch und wobei das Durchleiten des elektrischen Stroms ein Schmelzen des Werkstücks aus Aluminium, welches benachbart zu dem Werkstück aus Stahl liegt, und das Erzeugen eines Schmelzbads aus Aluminiumschmelze innerhalb des Werkstücks aus Aluminium verursacht hat; 16 is a general cross-sectional view of the workpiece stack and welding electrodes used in 13 are shown, during the passage of an electric current between the welding electrodes and through the stack, and wherein the passage of the electric current has caused melting of the aluminum workpiece adjacent to the steel workpiece and the creation of a molten aluminum pool within the aluminum workpiece;
  • 17 ist eine allgemeine Querschnittsansicht des Werkstückstapels und der Schweißelektroden, die in 13 gezeigt sind, nachdem das Durchleiten des elektrischen Stroms zwischen den Schweißelektroden und durch den Stapel hindurch beendet wurde und wobei sich das Schmelzbad aus Aluminiumschmelze zu einer Schweißverbindung erstarrt ist, welche die benachbarten Werkstücke aus Aluminium und Stahl durch eine Schweißverbindung miteinander verbindet; und 17 is a general cross-sectional view of the workpiece stack and welding electrodes used in 13 are shown after the passage of the electric current between the welding electrodes and through the stack has ceased and wherein the molten pool of molten aluminium has solidified into a weld joint which joins the adjacent workpieces of aluminium and steel together by a weld joint; and
  • 18 stellt ein Nacharbeiten von zumindest den Schweißseiten der ersten und zweiten Schweißelektroden dar, wobei die erste Schweißelektrode in die erste Fräsaufnahme des Fräswerkzeugs aufgenommen wird und die zweite Schweißelektrode in die zweite Fräsaufnahme aufgenommen wird. 18 represents a reworking of at least the welding sides of the first and second welding electrodes, wherein the first welding electrode is received in the first milling holder of the milling tool and the second welding electrode is received in the second milling holder.

GENAUE BESCHREIBUNGEXACT DESCRIPTION

Es wird ein Fräswerkzeug offenbart, welches gleichzeitig asymmetrische Schweißseitengeometrien von zwei Schweißelektroden fräsen und wiederherstellen kann, die unterschiedlichen Verschlechterungsmechanismen unterworfen sind. Das Fräswerkzeug kann als Teil eines Verfahrens zum Widerstandspunktschweißen eines Werkstückstapels verwendet werden, der benachbarte und überlappende Werkstücke aus Stahl und Aluminium enthält. Im Speziellen können eine erste Schweißelektrode mit einer ersten Schweißseite und eine zweite Schweißelektrode mit einer zweiten Schweißseite verwendet werden, um einen elektrischen Strom an einer Schweißanlage durch den Werkstückstapel hindurch zu leiten. Die Geometrie der ersten Schweißseite und die Geometrie der zweiten Schweißseite sind aufgrund der Notwendigkeit zum Kompensieren der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der benachbarten Werkstücke aus Stahl und Aluminium asymmetrisch. Im Lauf der Zeit verschlechtern sich die erste und zweite Schweißseite in einem derartigen Ausmaß, dass Punktschweißoperationen nachteilig beeinflusst werden. Um dieses Problem anzusprechen, kann das Fräswerkzeug verwendet werden, um sowohl die erste als auch die zweite Schweißseite der ersten bzw. zweiten Schweißelektrode periodisch nachzuarbeiten. Ein Nacharbeiten der Schweißseiten umfasst das Aufnehmen der ersten Schweißseite in eine erste Fräsaufnahme und das Aufnehmen der zweiten Schweißseite in eine zweite Fräsaufnahme, und dann das Drehen des Fräswerkzeugs um die Achsen der ersten und zweiten Schweißseiten herum, um die Schweißseiten zu fräsen und ihre Geometrien wiederherzustellen.A milling tool is disclosed that can simultaneously mill and restore asymmetric weld face geometries of two welding electrodes subject to different deterioration mechanisms. The milling tool can be used as part of a method for resistance spot welding a workpiece stackup containing adjacent and overlapping steel and aluminum workpieces. Specifically, a first welding electrode having a first weld face and a second welding electrode having a second weld face can be used to pass an electric current through the workpiece stackup at a welding station. The geometry of the first weld face and the geometry of the second weld face are asymmetric due to the need to compensate for the different physical properties of the adjacent steel and aluminum workpieces. Over time, the first and second weld faces deteriorate to such an extent that spot welding operations are adversely affected. To address this problem, the milling tool can be used to periodically rework both the first and second weld faces of the first and second welding electrodes, respectively. Remachining the weld sides involves receiving the first weld side in a first milling fixture and receiving the second weld side in a second milling fixture, and then rotating the milling tool around the axes of the first and second weld sides to mill the weld sides and restore their geometries.

Ein Fräswerkzeug und ein Verfahren zum Verwenden des Fräswerkzeugs im Kontext des Widerstandspunktschweißens eines Werkstückstapels, der benachbarte und überlappende Werkstücke aus Stahl und Aluminium enthält, sind mit Bezug auf 1 - 18 beschrieben. Das Fräswerkzeug ist konstruiert, um gleichzeitig die Schweißseiten von beiden Schweißelektroden nachzuarbeiten, obwohl die Geometrien der Schweißseiten aufgrund der erheblichen Unterschiede der physikalischen Eigenschaften zwischen den Werkstücken aus Stahl und Aluminium (z.B. Schmelzpunkt, thermische Leitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Festigkeit bei erhöhten Temperaturen usw.) asymmetrisch konstruiert sind. Auf diese Weise können die Schweißseiten von beiden Schweißelektroden mit dem gleichen Fräswerkzeug in einer einzigen Operation periodisch nachgearbeitet werden, um deren ursprüngliche einzigartige Geometrien wiederherzustellen, statt dass sie separat durch ihre eigenen dedizierten Fräswerkzeuge nachgearbeitet werden. Das Nacharbeiten der Schweißseiten mit dem gleichen Fräswerkzeug ist effizienter und kann immer dann ausgeführt werden, wenn ein Gegenwirken gegen Verschlechterungsmechanismen von Schweißseiten gewünscht ist, welche, wenn es zugelassen würde, dass diese ohne Eingriff fortschreiten, die Qualität der Schweißelektroden und des Schweißpunkts schnell beeinträchtigen würden und sie schließlich in einen nicht geeigneten Zustand zur fortgesetzten Verwendung bei Punktschweißoperationen versetzen würden. Das Fräswerkzeug kann verwendet werden, um die Schweißseiten so weit wie möglich nachzuarbeiten, bis die Schweißseiten aufgrund des kumulierten Materialverlusts, der auf die Nacharbeitungsoperationen zurückzuführen ist, ein Nacharbeiten nicht weiter unterstützen können.A milling tool and a method for using the milling tool in the context of resistance spot welding a workpiece stack containing adjacent and overlapping workpieces made of steel and aluminum are described with reference to 1 - 18 described. The milling machine The tool is designed to simultaneously rework the weld faces of both welding electrodes, although the weld face geometries are designed asymmetrically due to the significant differences in physical properties between steel and aluminum workpieces (e.g., melting point, thermal conductivity, electrical conductivity, strength at elevated temperatures, etc.). In this way, the weld faces of both welding electrodes can be periodically reworked with the same milling tool in a single operation to restore their original unique geometries, rather than being reworked separately with their own dedicated milling tools. Reworking the weld faces with the same milling tool is more efficient and can be performed whenever it is desired to counteract weld face deterioration mechanisms, which, if allowed to progress without intervention, would rapidly compromise the quality of the welding electrodes and the weld spot, ultimately rendering them unsuitable for continued use in spot welding operations. The milling tool can be used to rework the weld sides as much as possible until the weld sides can no longer support rework due to the accumulated material loss resulting from the rework operations.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Fräswerkzeugs ist in 1 - 9 gezeigt und durch Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Fräswerkzeug 10 umfasst einen Körper 12 und ein Fräselement 14. Der Körper 12 definiert ein Durchgangsloch 16, das sich der Länge nach entlang einer Mittelachse 18 zwischen einer ersten Öffnung 20 an einem ersten Ende 22 des Körpers 12 und einer zweiten Öffnung 24 an einem zweiten Ende 26 des Körpers 12 erstreckt. Jede der Öffnungen 20, 24 liegt rechtwinklig zu der Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16, so dass eine Ebene 28 der ersten Öffnung 20 und eine Ebene 30 der zweiten Öffnung 22 zueinander parallel sind und von der Mittelachse 18 unter 90°-Winkeln geschnitten werden, wie in 4 gezeigt ist. Das Fräselement 14 wird von dem Körper 12 innerhalb des Durchgangslochs 16 starr festgehalten. Das Fräselement 14 bildet eine erste Fräsaufnahme 32 und eine zweite Fräsaufnahme 34 aus. Die erste Fräsaufnahme 32 ist durch die erste Öffnung 20 des Körpers 12 hindurch zugänglich und die zweite Fräsaufnahme 34 ist durch die zweite Öffnung 24 des Körpers 12 hindurch zugänglich.A preferred embodiment of the milling tool is shown in 1 - 9 and designated by reference numeral 10. The milling tool 10 comprises a body 12 and a milling element 14. The body 12 defines a through hole 16 extending longitudinally along a central axis 18 between a first opening 20 at a first end 22 of the body 12 and a second opening 24 at a second end 26 of the body 12. Each of the openings 20, 24 is perpendicular to the central axis 18 of the through hole 16 such that a plane 28 of the first opening 20 and a plane 30 of the second opening 22 are parallel to each other and are intersected by the central axis 18 at 90° angles, as shown in 4 is shown. The milling element 14 is rigidly held by the body 12 within the through-hole 16. The milling element 14 forms a first milling receptacle 32 and a second milling receptacle 34. The first milling receptacle 32 is accessible through the first opening 20 of the body 12, and the second milling receptacle 34 is accessible through the second opening 24 of the body 12.

Der Körper 12 und das Fräselement 14 sind aus einem harten Material konstruiert, das in der Lage ist, Nacharbeitsoperationen an Schweißelektroden auszuhalten. Beispielsweise kann sowohl der Körper 12 als auch das Fräselement 14 aus einem Werkzeugstahl ausgebildet sein, etwa einem S7- oder M2-Werkzeugstahl. Außerdem kann das Fräselement 14 von dem Körper 12 auf eine Vielzahl von Weisen starr festgehalten werden, welche verhindern, dass diese zwei Abschnitte des Werkzeugs 10 sich relativ zueinander bewegen, wenn das Werkzeug 10 in Betrieb ist. Entgegen der Erfindung können der Körper 12 und das Fräselement 14 diskrete Einzelstücke sein, die zusammengesetzt werden und aneinander befestigt werden, um das Fräswerkzeug 10 herzustellen. Dies kann auf eine Anzahl von Weisen erreicht werden, welche ein mechanisches Verriegeln, ein Fusionsschweißen, Hartlöten, Löten, Klebeverbinden oder eine Kombination beliebiger dieser Techniken umfassen. Erfindungsgemäß sind jedoch der Körper 12 und das Fräselement 14 einstückig ausgebildet, z.B. aus einem einzigen massiven Stück aus Werkzeugstahl maschinell hergestellt, um ein einziges einstückiges Stück in dem Sinn zu bilden, dass der Körper 12 und das Fräselement 14 zuvor nicht als diskrete Gegenstände existiert haben.The body 12 and the milling element 14 are constructed of a hard material capable of withstanding rework operations on welding electrodes. For example, both the body 12 and the milling element 14 may be formed of a tool steel, such as an S7 or M2 tool steel. Furthermore, the milling element 14 may be rigidly retained by the body 12 in a variety of ways that prevent these two portions of the tool 10 from moving relative to each other when the tool 10 is in operation. Contrary to the invention, the body 12 and the milling element 14 may be discrete individual pieces that are assembled and secured together to form the milling tool 10. This may be accomplished in a number of ways, including mechanical interlocking, fusion welding, brazing, soldering, adhesive bonding, or a combination of any of these techniques. However, according to the invention, the body 12 and the milling element 14 are integrally formed, e.g., machined from a single solid piece of tool steel to form a single integral piece in the sense that the body 12 and the milling element 14 did not previously exist as discrete objects.

Der Körper 12 enthält eine kreisringförmige Wand 36, die sich zwischen den axial beabstandeten ersten und zweiten Enden 22, 26 des Körpers 12 erstreckt. Die kreisringförmige Rand 36 weist eine Innenoberfläche 38 und eine Außenoberfläche 40 auf. Die Innenoberfläche 38 der kreisringförmigen Wand 36 definiert das Durchgangsloch 16, welches durch den Körper 12 einschließlich der ersten und zweiten Öffnung 20, 24 hindurch verläuft. Die Innenoberfläche 38 weist eine Basisoberfläche 42 und eine oder mehrere abgesenkte Oberflächen 44 auf, die in die kreisringförmige Wand 36 hinein abgesenkt sind, um einen oder mehrere Haltekanäle 46 zu skizzieren. Der eine oder die mehreren Haltekanäle 46 dienen zum Festhalten des Fräselements 14 innerhalb des Durchgangslochs 16 in dem Fall, dass der Körper 12 und das Fräselement 14 entgegen der Erfindung nicht einstückig ausgebildet sind. Und die Haltekanäle 46 können, wie hier in 3 gezeigt ist, eine Vielzahl axialer Haltekanäle 46a enthalten, die sich axial von dem ersten Ende 22 des Körpers 12 zu dem zweiten Ende 26 erstrecken und in Umfangsrichtung um die Innenoberfläche 38 herum beabstandet sind, und sie können ferner einen umlaufenden Haltekanal 46b enthalten, der sich in Umfangsrichtung um die Innenoberfläche 38 herum erstreckt und jeden der axialen Haltekanäle 46a schneidet.The body 12 includes an annular wall 36 extending between the axially spaced first and second ends 22, 26 of the body 12. The annular rim 36 has an inner surface 38 and an outer surface 40. The inner surface 38 of the annular wall 36 defines the through-hole 16, which extends through the body 12 including the first and second openings 20, 24. The inner surface 38 has a base surface 42 and one or more depressed surfaces 44 depressed into the annular wall 36 to define one or more retention channels 46. The one or more retention channels 46 serve to retain the milling element 14 within the through-hole 16 in the event that the body 12 and the milling element 14 are not integrally formed, contrary to the invention. And the retaining channels 46 can, as shown here in 3 shown, include a plurality of axial retention channels 46a extending axially from the first end 22 of the body 12 to the second end 26 and spaced circumferentially around the inner surface 38, and may further include a circumferential retention channel 46b extending circumferentially around the inner surface 38 and intersecting each of the axial retention channels 46a.

Die Außenoberfläche 40 der kreisringförmigen Wand 36 enthält eine integrierte Haltemutter 48 und einen integrierten radialen Flansch 50. Die integrierte Haltemutter 48 steht aus einem Mittelteil der kreisringförmigen Wand 36 zwischen dem ersten und zweiten Ende 22, 26 des Körpers 12 hervor und weist eine Vielzahl ebener Oberflächen 52 auf, die sich an umlaufend voneinander beabstandeten axialen Kanten 54 schneiden (2). In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die integrierte Haltemutter 48 sechs ebene Oberflächen 52 mit gleicher Größe, die sechseckig um die Außenoberfläche 40 der kreisringförmigen Wand 36 herum angeordnet sind. Der integrierte radiale Flansch 50 grenzt an ein axiales Ende der integrierten Haltemutter 48 in der Nähe entweder des ersten oder des zweiten Endes 22, 26 des Körpers 12 an und stützt diese. Hier ist der integrierte radiale Flansch 50 in 1 - 9 nahe bei dem ersten Ende 22 angeordnet, obwohl er, falls gewünscht, genauso leicht in der Nähe des zweiten Endes 26 angeordnet werden könnte. Der integrierte radiale Flansch 50 erstreckt sich radial nach außen über die ebenen Oberflächen 52 der integrierten Haltemutter 48 hinaus, um eine halbkreisförmige Lageroberfläche 56 bereitzustellen, die quer zu jeder der ebenen Oberflächen 52 vorsteht, wie in 2 und 6 am besten gezeigt ist. Die Kombination aus der integrierten Haltemutter 48 und dem integrierten radialen Flansch 50 ermöglicht, dass das Fräswerkzeug 10 in einer drehbaren Fräswerkzeughalterung aufgenommen und gekuppelt wird, etwa in einem Einspannfutter.The outer surface 40 of the annular wall 36 includes an integrated retaining nut 48 and an integrated radial flange 50. The integrated retaining nut 48 protrudes from a central portion of the annular wall 36 between the first and second ends 22, 26 of the body 12 and has a plurality of planar surfaces 52 located at circumferentially spaced apart axial edges 54 cut ( 2 ). In a preferred embodiment, the integrated retaining nut 48 includes six planar surfaces 52 of equal size arranged hexagonally around the outer surface 40 of the annular wall 36. The integrated radial flange 50 abuts and supports an axial end of the integrated retaining nut 48 near either the first or second end 22, 26 of the body 12. Here, the integrated radial flange 50 is in 1 - 9 disposed near the first end 22, although, if desired, it could just as easily be disposed near the second end 26. The integrated radial flange 50 extends radially outward beyond the planar surfaces 52 of the integrated retaining nut 48 to provide a semicircular bearing surface 56 projecting transversely to each of the planar surfaces 52, as shown in 2 and 6 is best shown. The combination of the integrated retaining nut 48 and the integrated radial flange 50 enables the milling tool 10 to be received and coupled in a rotatable milling tool holder, such as a collet chuck.

Das Fräselement 14 enthält eine oder mehrere Fräsfurchen 58, welche die erste und zweite Fräsaufnahme 32, 34 bilden. Die eine oder die mehreren Fräsfurchen 58 sind konstruiert, um Schweißseiten nachzuarbeiten, die in die erste und zweite Fräsaufnahme 32, 34 aufgenommen werden, und um asymmetrische Geometrien an diesen Schweißseiten durch eine Abscheraktion wiederherzustellen, die sich ergibt, wenn das Fräswerkzeug 10 um die Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 herumgedreht wird. Jede der Fräsfurchen 58 enthält eine Klinge 60, die an der Innenoberfläche 38 der kreisringförmigen Wand 36 durch ein längliches Fußstück 62 abgestützt wird, welches die gesamte axiale Dimension der kreisringförmigen Wand 36 überspannt. Als Teil des Fräselements 14 können eine bis vier Fräsfurchen 58 vorhanden sein. In einer bevorzugten Ausführungsform, wie hier in 1 - 6 gezeigt ist, enthalten die eine oder die mehreren Fräsfurchen 58 eine erste Fräsfurche 58a, eine zweite Fräsfurche 58b, eine dritte Fräsfurche 58c und eine vierte Fräsfurche 58d. Die Klingen 60 und die länglichen Fußstücke 62 der vier Fräsfurchen 58a, 58b, 58c, 58d sind in 1 - 6 folglich durch Bezugszeichen 60a, 60b, 60c, 60d, bzw. 62a, 62b, 62c, 62d bezeichnet.The milling element 14 includes one or more milling grooves 58 that form the first and second milling receptacles 32, 34. The one or more milling grooves 58 are designed to rework weld faces received in the first and second milling receptacles 32, 34 and to restore asymmetric geometries on those weld faces through a shearing action that results when the milling tool 10 is rotated about the central axis 18 of the through hole 16. Each of the milling grooves 58 includes a blade 60 that is supported on the inner surface 38 of the annular wall 36 by an elongated foot piece 62 that spans the entire axial dimension of the annular wall 36. One to four milling grooves 58 may be present as part of the milling element 14. In a preferred embodiment, as shown herein 1 - 6 As shown, the one or more milling grooves 58 include a first milling groove 58a, a second milling groove 58b, a third milling groove 58c, and a fourth milling groove 58d. The blades 60 and the elongated foot pieces 62 of the four milling grooves 58a, 58b, 58c, 58d are in 1 - 6 consequently designated by reference numerals 60a, 60b, 60c, 60d, and 62a, 62b, 62c, 62d, respectively.

In der gezeigten Ausführungsform, ist jedes der länglichen Fußstücke 62a, 62b, 62c, 62d axial in einen der axialen Haltekanäle 46a der Innenoberfläche 38 der kreisringförmigen Wand 36 eingeführt und wird durch Reibung aufgrund der genauen komplementären Form der Haltekanäle 46a und der länglichen Fußstücke 62 fest an Ort und Stelle gehalten, wie in 3 am besten dargestellt ist. Um darüber hinaus die Fräsfurchen 58a, 58b, 58c, 58d weiter an Ort und Stelle zu befestigen und um speziell eine ungewollte axiale Bewegung der Fräsfurchen 58a, 58b, 58c, 58d innerhalb des Durchgangslochs 16 zu verhindern, kann ein radialer Federring 64, radial nach außen vorgespannt ist, in dem umlaufenden Haltekanal 46b aufgenommen sein und sich durch eine Querrille 66 hindurch erstrecken, die in einem rückseitigen Ende jedes der länglichen Fußstücke 62a, 62b, 62c, 62d definiert ist. Zusätzlich zu oder anstelle von den axial einführbaren länglichen Fußstücken 62a, 62b, 62c, 62d und dem radialen Federring 64 können andere Mechanismen zum starren Halten der Fräsfurchen 58a, 58b, 58c, 58d an der Innenoberfläche 38 der kreisringförmigen Wand 36 innerhalb des Durchgangslochs 16 verwendet werden. Erfindungsgemäß sind die länglichen Fußstücke 62a, 62b, 62c, 62d der Fräsfurchen 58a, 58b, 58c, 58d mit der Innenoberfläche 38 der kreisringförmigen Wand 36 einstückig ausgebildet, so dass der Körper 12 und das Fräselement 14 ein einziges Stück aus einem Teil bilden.In the embodiment shown, each of the elongated feet 62a, 62b, 62c, 62d is axially inserted into one of the axial retaining channels 46a of the inner surface 38 of the annular wall 36 and is held firmly in place by friction due to the precise complementary shape of the retaining channels 46a and the elongated feet 62, as in 3 is best illustrated. In order to further secure the milling grooves 58a, 58b, 58c, 58d in place, and specifically to prevent unwanted axial movement of the milling grooves 58a, 58b, 58c, 58d within the through-hole 16, a radial spring washer 64, biased radially outward, may be received in the circumferential retaining channel 46b and extend through a transverse groove 66 defined in a rearward end of each of the elongated foot pieces 62a, 62b, 62c, 62d. In addition to or instead of the axially insertable elongated feet 62a, 62b, 62c, 62d and the radial spring washer 64, other mechanisms may be used to rigidly hold the milling grooves 58a, 58b, 58c, 58d on the inner surface 38 of the annular wall 36 within the through-hole 16. According to the invention, the elongated feet 62a, 62b, 62c, 62d of the milling grooves 58a, 58b, 58c, 58d are formed integrally with the inner surface 38 of the annular wall 36, so that the body 12 and the milling element 14 form a single piece.

Die Klingen 60a, 60b, 60c, 60d der Fräsfurchen 58a, 58b, 58c, 58d stehen von der Innenoberfläche 38 der kreisringförmigen Wand 36 nach innen vor und sind zentral innerhalb des Durchgangslochs 16 verbunden. Die Klingen 60a, 60b, 60c, 60d sind in Umfangsrichtung voneinander in regelmäßigen Intervallen um die Mittelachse 18 herum derart beabstandet, dass jede Klinge 60 zu jeder ihrer zwei in Umfangsrichtung benachbarten Klingen 60 quer orientiert ist. Jede der Klingen 60a, 60b, 60c, 60d enthält axial voneinander beabstandete und entgegengesetzte erste und zweite Abscherflächen 68, 70. Speziell enthält in dieser Ausführungsform die Klinge 60a der ersten Fräsfurche 58a eine erste Abscherfläche 68a nahe bei dem ersten Ende 22 des Körpers 12 und eine zweite Abscherfläche 70a nahe bei dem zweiten Ende 26 des Körpers 12. Die Klingen 60b, 60c, 60d der anderen Fräsfurchen 58b, 58c, 58d enthalten analog angeordnete erste und zweite Abscherflächen 68b, 70b, 68c, 70c, 68d, 70d relativ zu den ersten und zweiten Enden 22, 26 des Körpers 12. Folglich werden in dieser Ausführungsform die von den Fräsfurchen 58 gebildeten ersten und zweiten Fräsaufnahmen 32, 34 gemeinsam durch die ersten Abscherflächen 68a, 68b, 68c, 68d bzw. die zweiten Abscherflächen 70a, 70b, 70c, 70d definiert.The blades 60a, 60b, 60c, 60d of the milling grooves 58a, 58b, 58c, 58d project inwardly from the inner surface 38 of the annular wall 36 and are centrally connected within the through-hole 16. The blades 60a, 60b, 60c, 60d are circumferentially spaced from one another at regular intervals around the central axis 18 such that each blade 60 is oriented transversely to each of its two circumferentially adjacent blades 60. Each of the blades 60a, 60b, 60c, 60d includes axially spaced and opposed first and second shearing surfaces 68, 70. Specifically, in this embodiment, the blade 60a of the first milling furrow 58a includes a first shearing surface 68a proximate the first end 22 of the body 12 and a second shearing surface 70a proximate the second end 26 of the body 12. The blades 60b, 60c, 60d of the other milling furrows 58b, 58c, 58d include similarly arranged first and second shearing surfaces 68b, 70b, 68c, 70c, 68d, 70d relative to the first and second ends 22, 26 of the body 12. Consequently, in this embodiment, the first and second milling receptacles 32, 34 formed by the milling furrows 58 are collectively defined by the first shearing surfaces 68a, 68b, 68c, 68d and the second shearing surfaces 70a, 70b, 70c, 70d are defined.

Die ersten Abscherflächen 68a, 68b, 68c, 68d sind profiliert, um eine Elektrodenschweißseite einer ersten Geometrie zu fräsen und wiederherzustellen, und die zweiten Abscherflächen 70a, 70b, 70c, 70d sind profiliert, um eine Elektrodenschweißseite einer zweiten Geometrie, die sich von der ersten Geometrie unterscheidet, zu fräsen und wiederherzustellen. Die unterschiedlichen Profile der ersten Abscherflächen 68a, 68b, 68c, 68d und der zweiten Abscherflächen 70a, 70b, 70c, 70d ermöglichen, dass das Fräswerkzeug 10 die erste Schweißseitengeometrie an einer Schweißelektrode wiederherstellt, die in die erste Fräsaufnahme 32 aufgenommen wurde, und gleichzeitig, dass die zweite Schweißseitengeometrie für eine weitere Schweißelektrode, die in die zweite Fräsaufnahme 34 aufgenommen wurde, wiederherstellt, während das Werkzeug 10 um die Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 herum gedreht wird. Auf diese Weise ist das Fräswerkzeug 10 in der Lage, zwei Schweißelektroden mit asymmetrischen Schweißseitengeometrien nachzuarbeiten, was eine nützliche Nacharbeitungspraxis ist, wenn ein Widerstandspunktschweißen mit erheblich unterschiedlichen Schweißelektroden durchgeführt wird, beispielsweise etwa, wenn der Werkstückstapel, der geschweißt wird, ein Werkstück aus Aluminium und ein benachbartes Werkstück aus Stahl enthält.The first shear surfaces 68a, 68b, 68c, 68d are profiled to mill and restore an electrode welding side of a first geometry, and the second shear surfaces 70a, 70b, 70c, 70d are profiled to mill and restore an electrode welding side of a second geometry that differs from the first geometry. The different profiles of the first shear surfaces 68a, 68b, 68c, 68d and the second shear surfaces 70a, 70b, 70c, 70d enable that the milling tool 10 restores the first weld side geometry on a welding electrode received in the first milling holder 32, and simultaneously restores the second weld side geometry for another welding electrode received in the second milling holder 34, while the tool 10 is rotated about the central axis 18 of the through hole 16. In this way, the milling tool 10 is capable of reworking two welding electrodes with asymmetric weld side geometries, which is a useful reworking practice when resistance spot welding is performed with significantly different welding electrodes, for example, when the workpiece stack being welded includes an aluminum workpiece and an adjacent steel workpiece.

Die ersten und zweiten Schweißseitengeometrien, die von den ersten Abscherflächen 68 bzw. den zweiten Abscherflächen 70 gefräst werden, sind für ein Widerstandspunktschweißen eines Werkstückstapels entworfen, der benachbarte und überlappende Werkstücke aus Stahl und Aluminium enthält. Der Entwurf der Schweißseitengeometrien beruht zu einem großen Teil auf den materialtechnisch unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften des Werkstücks aus Stahl und des Werkstücks aus Aluminium, die miteinander punktverschweißt werden. Im speziellen ist die erste Schweißseitengeometrie, die auf der stahlseitigen Schweißelektrode eingesetzt wird, entworfen, um einen Strom innerhalb des Werkstücks aus Stahl (relativ zu dem Werkstück aus Aluminium) zu konzentrieren und um außerdem eine bestimmte Verformung des Werkstücks aus Stahl während eines elektrischen Stromflusses zu verursachen. Dies nutzt vorteilhaft die geringe Leitfähigkeit - sowohl thermisch als auch elektrisch - des Werkstücks aus Stahl sowie dessen erhöhten Schmelzpunkt relativ zu dem Werkstück aus Aluminium. In einer etwas anderen Weise ist die zweite Schweißseitengeometrie, die an der aluminiumseitigen Elektrode verwendet wird, entworfen, um die hitzebeständigen Oxidschichten auf dem Werkstück aus Aluminium aufzubrechen und um das Schmelzbad mit Aluminiumschmelze zu enthalten, das innerhalb des Werkstücks aus Aluminium anwächst. Sowohl die Größe als auch die Gestalt der zweiten Schweißseitengeometrie weisen eine Auswirkung auf den Inhalt des Schmelzbads mit Aluminiumschmelze beim Anwachsen auf.The first and second weld face geometries, milled from the first shear surfaces 68 and the second shear surfaces 70, respectively, are designed for resistance spot welding a workpiece stackup containing adjacent and overlapping steel and aluminum workpieces. The design of the weld face geometries is based in large part on the materially different physical properties of the steel workpiece and the aluminum workpiece being spot welded together. Specifically, the first weld face geometry, employed on the steel-side welding electrode, is designed to concentrate a current within the steel workpiece (relative to the aluminum workpiece) and also to cause a certain deformation of the steel workpiece during electrical current flow. This advantageously utilizes the low conductivity—both thermal and electrical—of the steel workpiece as well as its elevated melting point relative to the aluminum workpiece. In a slightly different way, the second weld face geometry used on the aluminum-side electrode is designed to break up the refractory oxide layers on the aluminum workpiece and to contain the molten aluminum pool growing within the aluminum workpiece. Both the size and shape of the second weld face geometry affect the content of the molten aluminum pool as it grows.

Mit Bezug nun auf 1, 5 und 7 enthält mindestens eine der ersten Abscherflächen 68a, 68b, 68c, 68d einen unteren Endabschnitt 72 und einen oberen Endabschnitt 74. Der untere Endabschnitt 72 erstreckt sich mindestens bis zu der Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 und weist eine Vorderkante 76 und eine Hinterkante 78 auf. Die Vorderkante 76 ist von einer distalen Spitze 80 aus nach oben hin profiliert und ist konturiert, um zumindest die erste Schweißseitengeometrie und einen beliebigen umgebenden Übergangsansatz in eine Schweißelektrode zu fräsen. Nach einer Wiederherstellung weist die Schweißseite mit der ersten Geometrie einen spezifizierten Durchmesser und zusätzlich eine spezifizierte ebene oder gewölbte Gestalt auf. Die Hinterkante 78 des unteren Endabschnitts 72 ist wie die Vorderkante 76 nach oben hin profiliert, aber unter die Vorderkante 76 versetzt, so dass die Abscherfläche 68 innerhalb des unteren Endabschnitts 72 von der Vorderkante 76 zu der Hinterkante 78 unter einem positiven Freiwinkel geneigt ist, der in einem Bereich von 3° bis 8° liegt. Der positive Freiwinkel ist in 7 allgemein dargestellt.With reference now to 1 , 5 and 7 At least one of the first shear surfaces 68a, 68b, 68c, 68d includes a lower end portion 72 and an upper end portion 74. The lower end portion 72 extends at least to the central axis 18 of the through-hole 16 and has a leading edge 76 and a trailing edge 78. The leading edge 76 is profiled upwardly from a distal tip 80 and is contoured to mill at least the first weld face geometry and any surrounding transition shoulder into a welding electrode. Upon recovery, the weld face having the first geometry has a specified diameter and, in addition, a specified planar or domed shape. The trailing edge 78 of the lower end section 72 is profiled upwards like the leading edge 76, but offset below the leading edge 76, so that the shearing surface 68 within the lower end section 72 is inclined from the leading edge 76 to the trailing edge 78 at a positive clearance angle, which is in a range of 3° to 8°. The positive clearance angle is in 7 generally presented.

Der obere Endabschnitt 74 der ersten Abscherfläche 68 weist eine konvexe Gestalt auf und erstreckt sich von dem unteren Endabschnitt 72 zu dem länglichen Fußstück 62 der Fräsfurche 58. Der obere Endabschnitt 74 weist eine Vorderkante 82 und eine Hinterkante 84 auf. Diese zwei Kanten 82, 84 können um einen positiven Freiwinkel wie der untere Endabschnitt 72 versetzt sein, müssen es aber nicht unbedingt, da der obere Endabschnitt 74 nicht unbedingt am Fräsen der ersten Schweißseitengeometrie beteiligt ist. Stattdessen dient der obere Endabschnitt 74 während einer Drehung des Fräswerkzeugs 10 um die Achse 18 des Durchgangslochs 16 herum zum Zentrieren und Führen der Schweißelektrode hinab zu dem unteren Endabschnitt 72 hin. Wenn eine Schweißelektrode in die erste Fräsaufnahme 32 aufgenommen wird und das Fräswerkzeug 10 gedreht wird, um die erste Schweißseitengeometrie wiederherzustellen, kommt der obere Endabschnitt 74 der Abscherfläche 68 in der Tat typischerweise nicht in Kontakt mit den Nachbarregionen der Schweißelektrode, die sich außerhalb der Schweißseite und des Übergangsansatzes befinden, und fräst diese daher nicht.The upper end portion 74 of the first shearing surface 68 has a convex shape and extends from the lower end portion 72 to the elongated root portion 62 of the milling groove 58. The upper end portion 74 has a leading edge 82 and a trailing edge 84. These two edges 82, 84 may be offset by a positive clearance angle like the lower end portion 72, but do not necessarily have to be, since the upper end portion 74 is not necessarily involved in milling the first weld side geometry. Instead, the upper end portion 74 serves to center and guide the welding electrode down to the lower end portion 72 during rotation of the milling tool 10 about the axis 18 of the through hole 16. In fact, when a welding electrode is received in the first milling receptacle 32 and the milling tool 10 is rotated to restore the first weld face geometry, the upper end portion 74 of the shear surface 68 typically does not contact and therefore does not mill the adjacent regions of the welding electrode that are outside the weld face and the transition shoulder.

Hier enthalten in der Ausführungsform von 1, 5 und 7 zwei der aufeinander ausgerichteten ersten Abscherflächen 68a, 68c den gerade beschriebenen unteren Endabschnitt 72, während die beiden anderen aufeinander ausgerichteten ersten Abscherflächen 68b, 68d eine Variation des unteren Endabschnitts 72 enthalten, bei welcher der einzige signifikante Unterschied darin besteht, dass die distale Spitze 80 sich nicht über die ganze Strecke bis zu der Achse 18 des Durchgangslochs 16 hin erstreckt. Jede der vier Abscherflächen 68a, 68b, 68c, 68d enthält außerdem den vorstehend beschriebenen oberen Endabschnitt 74 zum Führen und Zentrieren der Schweißelektrode. Alle vier ersten Abscherflächen 68a, 68b, 68c, 68d sind daher profiliert, um am Fräsen einer Schweißseite teilzunehmen, um die erste Geometrie wiederherzustellen, während sie außerdem dazu beitragen, die Schweißseite der Schweißelektrode auszurichten und sie in die korrekte Position innerhalb der ersten Fräsaufnahme 32 zu führen. In dieser Ausführungsform werden die vier Abscherflächen 68a, 68b, 68c, 68d gemeinsam verwendet, um das Wiederherstellen der ersten Geometrie leichter und weniger zeitaufwendig zu gestalten.Included here in the embodiment of 1 , 5 and 7 Two of the aligned first shearing surfaces 68a, 68c include the just-described lower end portion 72, while the other two aligned first shearing surfaces 68b, 68d include a variation of the lower end portion 72, in which the only significant difference is that the distal tip 80 does not extend all the way to the axis 18 of the through-hole 16. Each of the four shearing surfaces 68a, 68b, 68c, 68d also includes the above-described upper end portion 74 for guiding and centering the welding electrode. All four first shearing surfaces 68a, 68b, 68c, 68d are therefore profiled to participate in milling a welding side to restore the first geometry, while also contributing to the welding side of the welding electrode and guide it into the correct position within the first milling receptacle 32. In this embodiment, the four shearing surfaces 68a, 68b, 68c, 68d are used together to make restoring the first geometry easier and less time-consuming.

Eine Schweißelektrode 200 (die auch als die „erste Schweißelektrode 200“ bezeichnet wird), welche die erste Schweißseitengeometrie enthält und innerhalb der ersten Fräsaufnahme 32 durch die ersten Abscherflächen 68 der einen oder der mehreren Fräsfurchen 58 nachgearbeitet werden kann, ist in 10 gezeigt. Die erste Schweißelektrode 200 enthält einen Elektrodenkörper 202 und eine Schweißseite 204. Der Elektrodenkörper 202 weist vorzugsweise eine zylindrische Gestalt auf und enthält ein Vorderende 206 mit einem Umfang 2060. Ein Durchmesser 2062 des Körpers 202 an seinem Vorderendenumfang 2060 liegt vorzugsweise in dem Bereich von 12 mm bis 22 mm oder enger gefasst in dem Bereich von 16 mm bis 20 mm. Die Schweißseite 204 ist an dem Vorderende 206 des Körpers 202 angeordnet und weist einen Umfang 2040 auf, der mit dem Umfang 2060 des Vorderendes 206 des Körpers 202 zusammenfällt (eine „Vollseitenelektrode“) oder durch einen Übergangsansatz 208 mit einer kegelstumpfförmigen oder abgeschnittenen sphärischen Gestalt zu dem Umfang 2060 des Vorderendes 206 um eine Distanz zwischen 2 mm und 10 mm nach oben verschoben ist. Wenn der Übergangsansatz 208 kegelstumpfförmig ist, liegt der Trunkierungswinkel vorzugsweise zwischen 15° und 40° von einer horizontalen Ebene des Schweißseitenumfangs 2040 aus. Wenn der Übergangsansatz 208 sphärisch ist, liegt der Krümmungsradius des Übergangsansatzes 208 vorzugsweise zwischen 6 mm und 20 mm oder enger gefasst zwischen 8 mm und 12 mm.A welding electrode 200 (also referred to as the “first welding electrode 200”), which includes the first welding side geometry and can be reworked within the first milling receptacle 32 by the first shearing surfaces 68 of the one or more milling grooves 58, is in 10 shown. The first welding electrode 200 includes an electrode body 202 and a welding side 204. The electrode body 202 preferably has a cylindrical shape and includes a front end 206 with a circumference 2060. A diameter 2062 of the body 202 at its front end circumference 2060 is preferably in the range of 12 mm to 22 mm, or more narrowly in the range of 16 mm to 20 mm. The welding side 204 is disposed at the front end 206 of the body 202 and has a circumference 2040 that is coincident with the circumference 2060 of the front end 206 of the body 202 (a "full-face electrode") or is displaced upwardly from the circumference 2060 of the front end 206 by a distance between 2 mm and 10 mm by a transition shoulder 208 having a frustoconical or truncated spherical shape. If the transition shoulder 208 is frustoconical, the truncation angle is preferably between 15° and 40° from a horizontal plane of the weld side perimeter 2040. If the transition shoulder 208 is spherical, the radius of curvature of the transition shoulder 208 is preferably between 6 mm and 20 mm, or more narrowly between 8 mm and 12 mm.

Die Schweißseite 204 weist vorzugsweise einen an ihrem Umfang 2040 gemessenen Durchmesser 2042 auf, der in dem Bereich von 3 mm bis 16 mm oder enger gefasst in dem Bereich von 4 mm bis 8 mm liegt. Im Hinblick auf ihre Gestalt enthält die Schweißseite 204 eine Schweißseiten-Basisoberfläche 210, die eben oder gewölbt sein kann. Wenn die Schweißseiten-Basisoberfläche 210 gewölbt ist, steigt sie von dem Umfang 2040 der Schweißseite 204 nach oben und nach innen an, um eine nach oben gekrümmte konvexe Gestalt zu erreichen. Beispielsweise kann die Schweißseiten-Basisoberfläche 210 in einer speziellen Ausführungsform sphärisch dadurch gewölbt sein, dass sie ein sphärisches Profil mit einem Krümmungsradius aufweist, der vorzugsweise in dem Bereich von 8 mm bis 400 mm oder enger gefasst in dem Bereich von 25 mm bis 100 mm liegt. Die Geometrie der Schweißseite 204 - unabhängig davon, ob sie eine ebene oder gewölbte Gestalt mit ihrem vorgeschriebenen Durchmesser 2042 aufweist - kann gefräst und wiederhergestellt werden, indem die verschlechterte Schweißseite 204 in die erste Fräsaufnahme 32 des Fräswerkzeugs 10 aufgenommen wird und dann das Werkzeug 10 um eine Achse 212 der Schweißseite 204 herum gedreht wird. Auf diese Weise scheren die ersten Abscherflächen 68 der einen oder der mehreren Fräsfurchen 58 Schweißseitenmaterial ab, um neues Schweißseitenmaterial freizulegen und die erste Schweißseitengeometrie wieder herzustellen.The welding face 204 preferably has a diameter 2042, measured at its periphery 2040, that is in the range of 3 mm to 16 mm, or more narrowly, in the range of 4 mm to 8 mm. With regard to its shape, the welding face 204 includes a welding face base surface 210, which may be flat or curved. When curved, the welding face base surface 210 rises upwardly and inwardly from the periphery 2040 of the welding face 204 to achieve an upwardly curved convex shape. For example, in a particular embodiment, the welding face base surface 210 may be spherically curved by having a spherical profile with a radius of curvature that is preferably in the range of 8 mm to 400 mm, or more narrowly, in the range of 25 mm to 100 mm. The geometry of the weld face 204—regardless of whether it has a flat or curved shape with its prescribed diameter 2042—can be milled and restored by receiving the deteriorated weld face 204 into the first milling socket 32 of the milling tool 10 and then rotating the tool 10 about an axis 212 of the weld face 204. In this way, the first shear surfaces 68 of the one or more milling grooves 58 shear away weld face material to expose new weld face material and restore the first weld face geometry.

Die erste Schweißelektrode 200 kann aus einem beliebigen elektrisch und thermisch leitfähigen Material aufgebaut sein, das für Punktschweißanwendungen geeignet ist und das beim Schweißen eine Verschlechterung erfahren kann. Beispielsweise kann die erste Schweißelektrode 200 aus einer Kupferlegierung aufgebaut sein, die eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 80% IACS oder besonders bevorzugt mindestens 90% IACS, und eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 300 W/mK oder besonders bevorzugt mindestens 350 W/mK aufweist. Ein spezielles Beispiel für eine Kupferlegierung, die für die erste Schweißelektrode 200 verwendet werden kann, ist eine Kupfer-Zirkon-Legierung (CuZr-Legierung), die etwa 0,10 bis etwa 0,20 Massenanteil Zirkon und ansonsten Kupfer enthält. Kupferlegierungen, welche diese Komponentenzusammensetzung erfüllen und als C15000 bezeichnet werden, sind bevorzugt. Andere Kupferlegierungszusammensetzungen sowie andere Metallzusammensetzungen, die hier nicht explizit erwähnt werden, welche geeignete mechanische Eigenschaften sowie Eigenschaften der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit besitzen, können ebenfalls verwendet werden, welche beispielsweise eine Kupfer-Chrom-Legierung (CuCr-Legierung) C18200, eine Kupfer-Chrom-Zirkon-Legierung (CuCrZr-Legierung) C18150 oder einem hitzebeständigen Metallverbund, etwa eine Wolfram-Kupfer-Metallverbund umfassen.The first welding electrode 200 may be constructed of any electrically and thermally conductive material suitable for spot welding applications and which may undergo degradation during welding. For example, the first welding electrode 200 may be constructed of a copper alloy having an electrical conductivity of at least 80% IACS, or more preferably at least 90% IACS, and a thermal conductivity of at least 300 W/mK, or more preferably at least 350 W/mK. A specific example of a copper alloy that may be used for the first welding electrode 200 is a copper-zirconium (CuZr) alloy containing about 0.10 to about 0.20 mass percent zirconium and the remainder copper. Copper alloys that meet this component composition, referred to as C15000, are preferred. Other copper alloy compositions as well as other metal compositions not explicitly mentioned here, which have suitable mechanical properties as well as electrical and thermal conductivity properties, can also be used, which include, for example, a copper-chromium alloy (CuCr alloy) C18200, a copper-chromium-zirconium alloy (CuCrZr alloy) C18150 or a heat-resistant metal composite, such as a tungsten-copper metal composite.

Mit Bezug nun auf 2, 6, 8 und 9 enthält mindestens eine der zweiten Abscherflächen 70 einen unteren Endabschnitt 86 und einen oberen Endabschnitt 88 ähnlich wie die ersten Abscherflächen 68. Der untere Endabschnitt 86 erstreckt sich mindestens bis zu der Mittelachse des Durchgangslochs 16 und weist eine Vorderkante 90 und eine Hinterkante 92 auf. Die Vorderkante 90 ist von einer distalen Spitze 94 aus nach oben hin profiliert und ist konturiert, um zumindest die zweite Schweißseitengeometrie und einen beliebigen umgebenden Übergangsansatz in eine Schweißelektrode hinein zu fräsen. Nach der Wiederherstellung weist die Schweißseite mit der zweiten Geometrie einen spezifizierten Durchmesser und zusätzlich eine spezifizierte gewölbte Gestalt auf, die eine Vielzahl aufrecht stehender ringförmiger Grate enthält. Die Hinterkante 92 des unteren Endabschnitts 86 ist wie die Vorderkante 90 nach oben hin profiliert, ist aber unter die Vorderkante 90 derart versetzt, dass die Abscherfläche 70 innerhalb des unteren Endabschnitts 86 von der Vorderkante 90 zu der Hinterkante 92 unter einem positiven Freiwinkel geneigt ist, der von 3° bis 8° reicht. Der positive Freiwinkel ist in 8 dargestellt.With reference now to 2 , 6 , 8 and 9 At least one of the second shear surfaces 70 includes a lower end portion 86 and an upper end portion 88 similar to the first shear surfaces 68. The lower end portion 86 extends at least to the central axis of the through-hole 16 and has a leading edge 90 and a trailing edge 92. The leading edge 90 is profiled upwardly from a distal tip 94 and is contoured to mill at least the second weld face geometry and any surrounding transition shoulder into a welding electrode. Upon recovery, the weld face with the second geometry has a specified diameter and, in addition, a specified domed shape that defines a plurality of upright standing annular ridges. The trailing edge 92 of the lower end section 86 is profiled upwards like the leading edge 90, but is offset below the leading edge 90 such that the shearing surface 70 within the lower end section 86 is inclined from the leading edge 90 to the trailing edge 92 at a positive clearance angle ranging from 3° to 8°. The positive clearance angle is in 8 shown.

Wie in 9 am besten gezeigt ist, definiert die zweite Abscherfläche 70 innerhalb des unteren Endabschnitts 86 eine Vielzahl von Eindringrillen 96, die sich von der Vorderkante 90 aus über zumindest einen Teil der Strecke bis zu der Hinterkante 92 erstrecken, so dass während einer Drehung des Fräswerkzeugs 10 aufrecht stehende Grate in die Schweißseite als Teil der zweiten Schweißseitengeometrie gefräst werden. Die Eindringrillen 96, welche über die zweite Abscherfläche 70 gerade oder gekrümmt verlaufen können, umfassen vorzugsweise zwischen zwei und zehn Rillen, die sich die gesamte Strecke über die Abscherfläche 70 hinweg von der Vorderkante 90 zu der Hinterkante 92 erstrecken. Jede der Eindringrillen 96 weist eine Höhe auf (gemessen als maximale Eindringdistanz von der Abscherfläche 70 an der Vorderkante 90 aus), die in einem Bereich von 20 µm bis 500 µm oder enger gefasst von 50 µm bis 300 µm liegt. Zudem sind die Eindringrillen 96 entlang der Abscherfläche 70 voneinander beabstandet (gemessen als die Distanz zwischen den Mittelpunkten von benachbarten Rillen 96 entlang der Abscherfläche 70 an der Vorderkante 90), wobei der Abstand von 50 µm bis 1800 µm oder enger gefasst von 80 µm bis 1500 µm reicht. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Unterseite jeder der Eindringrillen 96 einen konstanten Krümmungsradius auf, um eine im Querschnitt stumpfe oder abgerundete Gestalt zu schaffen, obwohl andere alternative Querschnittsgestalten, die abgeschnitten, halbkreisförmig und dreieckig umfassen, natürlich möglich sind.As in 9 As best shown, the second shear surface 70 defines within the lower end portion 86 a plurality of penetration flutes 96 extending from the leading edge 90 at least a portion of the way to the trailing edge 92 such that, during rotation of the milling tool 10, upstanding ridges are milled into the weld face as part of the second weld face geometry. The penetration flutes 96, which may be straight or curved across the second shear surface 70, preferably include between two and ten flutes extending the entire distance across the shear surface 70 from the leading edge 90 to the trailing edge 92. Each of the penetration grooves 96 has a height (measured as the maximum penetration distance from the shear surface 70 at the leading edge 90) ranging from 20 µm to 500 µm, or more narrowly from 50 µm to 300 µm. Furthermore, the penetration grooves 96 are spaced apart along the shear surface 70 (measured as the distance between the centers of adjacent grooves 96 along the shear surface 70 at the leading edge 90), with the spacing ranging from 50 µm to 1800 µm, or more narrowly from 80 µm to 1500 µm. In a preferred embodiment, the underside of each of the penetration grooves 96 has a constant radius of curvature to provide a blunt or rounded cross-sectional shape, although other alternative cross-sectional shapes, including truncated, semi-circular, and triangular, are of course possible.

Die Eindringrillen 96 können sich von der Vorderkante 90 über die Abscherfläche 70 hinweg unter einem positiven Freiwinkel erstrecken, der gleich dem Freiwinkel der zweiten Abscherfläche 70 ist oder sich davon unterscheidet. Insbesondere kann der positive Freiwinkel der Eindringrillen 96 von der Vorderkante 90 zu der Hinterkante 92 in einem Bereich von 1,5° bis 20° oder enger gefasst von 5° bis 15° liegen. Wenn sich die Eindringrillen 96 gerade über die zweite Abscherfläche 70 hinweg erstrecken, wie in 2 und 6 gezeigt ist, ist der Freiwinkel der Rillen 96 vorzugsweise größer als 8°, um genügend Freiraum zwischen den Rilleninnenwänden und den aufrecht stehenden Graten zu ermöglichen, die während der Drehung des Fräswerkzeugs 10 gefräst und wiederhergestellt werden. Wenn die Eindringrillen 96 jedoch über die zweite Abscherfläche 70 hinweg gekrümmt sind, damit sie zu der Krümmung der Grate passen, die gefräst und wiederhergestellt werden, kann der positive Freiwinkel gleich oder sogar kleiner (z.B. bis hinab zu 1,5°) als der Freiwinkel der zweiten Abscherfläche 70 sein, da die Krümmung der Rillen 96 naturgegeben eine Interferenz zwischen den Rilleninnenwänden und den Graten begrenzt, die gefräst und wiederhergestellt werden.The penetration grooves 96 may extend from the leading edge 90 across the shearing surface 70 at a positive clearance angle that is equal to or different from the clearance angle of the second shearing surface 70. In particular, the positive clearance angle of the penetration grooves 96 from the leading edge 90 to the trailing edge 92 may be in a range of 1.5° to 20°, or more narrowly, 5° to 15°. When the penetration grooves 96 extend just across the second shearing surface 70, as in 2 and 6 As shown, the clearance angle of the grooves 96 is preferably greater than 8° to allow sufficient clearance between the groove inner walls and the upstanding ridges that are milled and restored during rotation of the milling tool 10. However, if the penetrating grooves 96 are curved across the second shearing surface 70 to match the curvature of the ridges that are milled and restored, the positive clearance angle may be equal to or even smaller (e.g., down to 1.5°) than the clearance angle of the second shearing surface 70, since the curvature of the grooves 96 naturally limits interference between the groove inner walls and the ridges that are milled and restored.

Der obere Endabschnitt 88 der zweiten Abscherfläche 70 weist eine konvexe Gestalt auf und erstreckt sich von dem unteren Endabschnitt 86 bis zu dem länglichen Fußstück 62 der Fräsfurche 58. Der obere Endabschnitt 88 weist eine Vorderkante 98 und eine Hinterkante 100 auf. Diese zwei Kanten 98, 100 können um einen positiven Freiwinkel wie in dem unteren Endabschnitt 86 versetzt sein, müssen dies aber nicht unbedingt, da der obere Endabschnitt 88 nicht unbedingt am Fräsen der zweiten Schweißseitengeometrie beteiligt ist. Stattdessen dient der obere Endabschnitt 88 wie zuvor während einer Drehung des Fräswerkzeugs 10 um die Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 herum zum Zentrieren und Führen der Schweißelektrode nach unten zu dem unteren Endabschnitt 86 hin. Wenn eine Schweißelektrode in die zweite Fräsaufnahme 34 aufgenommen wird und das Fräswerkzeug 10 gedreht wird, um die zweite Schweißseitengeometrie wiederherzustellen, kommt der obere Endabschnitt 88 der Abscherfläche 70 in der Tat typischerweise nicht in Kontakt mit den benachbarten Regionen der Schweißelektrode, die außerhalb der Schweißseite und des Übergangsansatzes liegen, und fräst diese daher nicht.The upper end portion 88 of the second shearing surface 70 has a convex shape and extends from the lower end portion 86 to the elongated root portion 62 of the milling groove 58. The upper end portion 88 has a leading edge 98 and a trailing edge 100. These two edges 98, 100 may be offset by a positive clearance angle as in the lower end portion 86, but this is not necessarily required, since the upper end portion 88 is not necessarily involved in milling the second weld side geometry. Instead, the upper end portion 88 serves, as before, to center and guide the welding electrode downward toward the lower end portion 86 during rotation of the milling tool 10 about the central axis 18 of the through hole 16. In fact, when a welding electrode is received in the second milling receptacle 34 and the milling tool 10 is rotated to restore the second weld face geometry, the upper end portion 88 of the shear surface 70 typically does not contact and therefore does not mill the adjacent regions of the welding electrode that lie outside the weld face and the transition shoulder.

In der Ausführungsform von 2, 6, 8 und 9 umfassen zwei der aufeinander ausgerichteten zweiten Abscherflächen 70b, 70d den gerade beschriebenen unteren Endabschnitt 86, während die beiden anderen aufeinander ausgerichteten zweiten Abscherflächen 70a, 70c eine Variation des unteren Endabschnitts 86 enthalten, bei welcher Eindringrillen 96 nicht vorhanden sind und sich die distale Spitze 94 nicht über die gesamte Strecke bis zu der Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 erstreckt. Jede der zweiten Abscherflächen 70a, 70b, 70c, 70d enthält außerdem den oberen Endabschnitt 88, wie er vorstehend zum Führen und Zentrieren der Elektrode beschrieben ist. Alle vier zweiten Abscherflächen 70a, 70b, 70c, 70d sind daher profiliert, um das Ausrichten und Führen der Schweißseite der Schweißelektrode in die korrekte Position innerhalb der zweiten Fräsaufnahme 34 zu unterstützen und um ferner die Übergangsansatzregion der Elektrode zu fräsen und wiederherzustellen. Aber nur die zwei zweiten Abscherflächen 70b, 70d, welche die Eindringrillen 96 enthalten, nehmen tatsächlich am Fräsen einer Schweißseite teil, um ringförmige Grate wiederherzustellen, die Teil der zweiten Schweißseitengeometrie sind. Darüber hinaus sind wie gezeigt die zweiten Abscherflächen 70b, 70d, die distale Spitzen 94 aufweisen, welche sich bis zu der Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 hin erstrecken, nicht auf den gleichen Klingen 60 vorhanden wie die ersten Abscherflächen 68a, 68c, die analog distale Spitzen 80 aufweisen, die sich bis zu der Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 hin erstrecken. Die zwei Sätze aus ersten und zweiten Abscherflächen 68a, 68c, 70b, 70d sind stattdessen an dem Fräselement 14 quer zueinander orientiert.In the embodiment of 2 , 6 , 8 and 9 Two of the aligned second shear surfaces 70b, 70d comprise the lower end portion 86 just described, while the other two aligned second shear surfaces 70a, 70c include a variation of the lower end portion 86 in which penetration grooves 96 are not present and the distal tip 94 does not extend all the way to the central axis 18 of the through-hole 16. Each of the second shear surfaces 70a, 70b, 70c, 70d also includes the upper end portion 88 as described above for guiding and centering the electrode. All four second shear surfaces 70a, 70b, 70c, 70d are therefore profiled to assist in aligning and guiding the welding side of the welding electrode into the correct position within the second milling receptacle 34 and to further mill and restore the transition shoulder region of the electrode. But only the two second shearing surfaces 70b, 70d, which contain the penetration grooves 96, actually participate in milling a welding side to restore annular burrs that are part of the second Weld side geometry. Furthermore, as shown, the second shear surfaces 70b, 70d, which have distal tips 94 extending to the central axis 18 of the through-hole 16, are not present on the same blades 60 as the first shear surfaces 68a, 68c, which similarly have distal tips 80 extending to the central axis 18 of the through-hole 16. The two sets of first and second shear surfaces 68a, 68c, 70b, 70d are instead oriented transversely to each other on the milling element 14.

Eine Schweißelektrode 220 (auch als die „zweite Schweißelektrode 220“ bezeichnet), welche die zweite Schweißseitengeometrie enthält und innerhalb der zweiten Fräsaufnahme 34 durch die zweiten Abfräsflächen 70 der einen oder mehreren Fräsfurchen 58 nachgearbeitet werden kann, ist in 11 gezeigt. Die zweite Elektrode 220 enthält einen Elektrodenkörper 222 und eine Schweißseite 224. Der Elektrodenkörper 222 weist vorzugsweise eine zylindrische Gestalt auf und enthält ein Vorderende 226 mit einem Umfang 2260. Ein Durchmesser 2262 des Körpers 222 der an seinem Umfang 2260 am vorderen Ende gemessen wird, liegt vorzugsweise in dem Bereich von 12 mm bis 22 mm oder enger gefasst in dem Bereich von 16 mm bis 20 mm. Die Schweißseite 224 ist an dem Vorderende 226 des Körpers 222 angeordnet und weist einen Umfang 2240 auf, der mit dem Umfang 2260 des Vorderendes 226 des Körpers 222 übereinstimmt (eine „Vollseitenelektrode“) oder von dem Umfang 2260 des Vorderendes 226 aus durch einen Übergangsansatz 228 mit einer kegelstumpfförmigen oder abgeschnittenen sphärischen Gestalt um eine Distanz zwischen 2 mm und 10 mm nach oben hin versetzt ist. Wenn der Übergangsansatz 228 kegelstumpfförmig ist, liegt der Trunkierungswinkel vorzugsweise zwischen 30° und 60° von einer horizontalen Ebene des Schweißseitenumfangs 2040 aus. Wenn der Übergangsansatz 228 sphärisch ist, liegt der Krümmungsradius des Übergangsansatzes 228 vorzugsweise zwischen 6 mm und 12 mm.A welding electrode 220 (also referred to as the “second welding electrode 220”), which contains the second welding side geometry and can be reworked within the second milling receptacle 34 by the second milling surfaces 70 of the one or more milling grooves 58, is in 11 shown. The second electrode 220 includes an electrode body 222 and a welding side 224. The electrode body 222 preferably has a cylindrical shape and includes a front end 226 with a circumference 2260. A diameter 2262 of the body 222, measured at its circumference 2260 at the front end, is preferably in the range of 12 mm to 22 mm, or more narrowly in the range of 16 mm to 20 mm. The welding face 224 is disposed at the front end 226 of the body 222 and has a perimeter 2240 that coincides with the perimeter 2260 of the front end 226 of the body 222 (a "full-face electrode") or is offset upwardly from the perimeter 2260 of the front end 226 by a transition boss 228 having a frustoconical or truncated spherical shape by a distance between 2 mm and 10 mm. When the transition boss 228 is frustoconical, the truncation angle is preferably between 30° and 60° from a horizontal plane of the welding face perimeter 2240. When the transition boss 228 is spherical, the radius of curvature of the transition boss 228 is preferably between 6 mm and 12 mm.

Die Schweißseite 224 weist vorzugsweise einen Durchmesser 2242 auf, welcher an ihrem Umfang 2240 gemessen wird und in dem Bereich von 8 mm bis 20 mm oder enger gefasst in dem Bereich von 10 mm bis 15 mm liegt. Im Hinblick auf ihre Gestalt enthält die Schweißseite 224 eine Schweißseiten-Basisoberfläche 230, die gewölbt ist. Folglich steigt die Schweißseiten-Basisoberfläche 230 von dem Umfang 2240 der Schweißseite 224 aus nach oben und nach innen hin an, um eine nach oben hin gekrümmte konvexe Gestalt zu erreichen. Beispielsweise kann die Schweißseiten-Basisoberfläche 230 in einer speziellen Ausführungsform insofern sphärisch gewölbt sein, als sie ein sphärisches Profil mit einem Krümmungsradius aufweist, der vorzugsweise in dem Bereich von 15 mm bis 300 mm oder enger gefasst in dem Bereich von 20 mm bis 50 mm liegt. Darüber hinaus enthält die Schweißseite 224 eine Reihe von aufrecht stehenden kreisförmigen Graten 232, die von der Schweißseiten-Basisoberfläche 230 aus nach außen vorstehen. Diese kreisförmigen Grate 232 ermöglichen, dass die zweite Schweißelektrode 220 einen guten mechanischen und elektrischen Kontakt mit einer Oberfläche eines Werkstücks aus Aluminium herstellt, indem sie die mechanisch festen und elektrisch isolierenden hitzebeständigen Oxidschichten belastet und durchbricht, welche die Oberfläche eines Werkstücks aus Aluminium typischerweise beschichten.The welding face 224 preferably has a diameter 2242, measured at its perimeter 2240, which is in the range of 8 mm to 20 mm, or more narrowly in the range of 10 mm to 15 mm. With regard to its shape, the welding face 224 includes a welding face base surface 230 that is curved. Accordingly, the welding face base surface 230 rises upwardly and inwardly from the perimeter 2240 of the welding face 224 to achieve an upwardly curved convex shape. For example, in a particular embodiment, the welding face base surface 230 may be spherically curved in that it has a spherical profile with a radius of curvature that is preferably in the range of 15 mm to 300 mm, or more narrowly in the range of 20 mm to 50 mm. In addition, the welding side 224 includes a series of upstanding circular ridges 232 that project outwardly from the welding side base surface 230. These circular ridges 232 enable the second welding electrode 220 to make good mechanical and electrical contact with a surface of an aluminum workpiece by stressing and breaking through the mechanically strong and electrically insulating refractory oxide layers that typically coat the surface of an aluminum workpiece.

Die Reihen von aufrecht stehenden kreisförmigen Graten 232 sind vorzugsweise um eine Achse 234 der Schweißseite 224 herum zentriert und umgeben diese. Die Schweißseiten-Basisoberfläche 230, von welcher aus die Grate 232 vorstehen, kann 50% oder mehr und vorzugsweise zwischen 50% und 80% des Oberflächenbereichs der Schweißseite 224 umfassen. Der verbleibende Oberflächenbereich ist den Reihen von aufrecht stehenden kreisförmigen Graten 232 zugeordnet, welche vorzugsweise zwischen zwei und zehn Grate 232 oder enger gefasst zwischen drei und fünf Grate 232 umfassen. Die mehreren aufrecht stehenden kreisförmigen Grate 232 sind auf der Schweißseiten-Basisoberfläche 230 voneinander radial derart beabstandet, dass die aufrecht stehenden Grate 232 einen größeren Durchmesser aufweisen, wenn man sich von dem innersten aufrecht stehenden Grat 232a (12), welcher die Achse 234 der Schweißseite 224 unmittelbar umgibt, zu dem äußersten aufrecht stehenden Grat 232b (12) bewegt, der dem Umfang 2240 der Schweißseite 224 am nächsten liegt und folglich von der Achse 234 der Schweißseite 224 am weitesten entfernt ist.The rows of upstanding circular ridges 232 are preferably centered around and surround an axis 234 of the weld side 224. The weld side base surface 230 from which the ridges 232 protrude may comprise 50% or more, and preferably between 50% and 80%, of the surface area of the weld side 224. The remaining surface area is allocated to the rows of upstanding circular ridges 232, which preferably comprise between two and ten ridges 232, or more narrowly, between three and five ridges 232. The plurality of upstanding circular ridges 232 are radially spaced from one another on the weld side base surface 230 such that the upstanding ridges 232 have a larger diameter as one moves away from the innermost upstanding ridge 232a ( 12 ), which immediately surrounds the axis 234 of the welding side 224, to the outermost upright ridge 232b ( 12 ) which is closest to the circumference 2240 of the welding side 224 and consequently furthest from the axis 234 of the welding side 224.

Die Größe und Gestalt der aufrecht stehenden kreisförmigen Grate 232 unterliegen einer bestimmten Variabilität, ohne dass sie ihre Fähigkeit zum Nacharbeiten verlieren. In einer Ausführungsform, die am besten in 11 gezeigt ist, weist jeder der aufrecht stehenden kreisförmigen Grate 232 einen geschlossenen Umfang auf, was bedeutet, dass der Umfang des Grats 232 kontinuierlich gekrümmt ist und daher nicht durch signifikante Trennbereiche unterbrochen ist, und er ist zusätzlich durch ein Querschnittsprofil definiert, das keine scharfen Ecken aufweist, während er eine gekrümmte (wie gezeigt) oder eine ebene obere Oberfläche aufweist. Darüber hinaus weist, wie in 12 gezeigt ist, jeder der kreisförmigen Grate 232 außerdem eine Grathöhe 232h auf - die am Mittelpunkt des Grats 232 erfasst wird - die sich bei Betrachtung im Querschnitt von der Schweißseiten-Basisoberfläche 230 aus nach oben erstreckt. Die Grathöhe 232h jedes Grats 232 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 20 µm bis 500 µm oder enger gefasst von 50 µm bis 300 µm. Und der Zwischenraum zwischen den Graten 232 auf der Schweißseiten-Basisoberfläche 230, der durch die Distanz zwischen den Mittelpunkten von zwei benachbarten Graten 232 gemessen wird, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 50 µm bis 1800 µm oder enger gefasst von 80 µm bis 1500 µm. Jeder der kreisförmigen Grate 232 ist im Querschnitt vorzugsweise halbkreisförmig, trunkiert halbkreisförmig oder dreieckig.The size and shape of the upstanding circular ridges 232 are subject to a certain variability without losing their ability to be reworked. In an embodiment best described in 11 As shown, each of the upstanding circular ridges 232 has a closed perimeter, meaning that the perimeter of the ridge 232 is continuously curved and therefore not interrupted by significant separation areas, and is additionally defined by a cross-sectional profile that has no sharp corners while having a curved (as shown) or a flat top surface. In addition, as shown in 12 As shown, each of the circular ridges 232 also has a ridge height 232h - detected at the center of the ridge 232 - that extends upwardly from the weld side base surface 230 when viewed in cross section. The ridge height 232h of each ridge 232 is preferably in a range of 20 µm to 500 µm, or more narrowly, from 50 µm to 300 µm. And the gap between the burrs 232 on the weld-side base surface 230, measured by the distance between the centers of two adjacent burrs 232, is preferably in a range of 50 µm to 1800 µm, or more narrowly, from 80 µm to 1500 µm. Each of the circular burrs 232 is preferably semicircular, truncated semicircular, or triangular in cross-section.

Die Geometrie der Schweißseite 224 - im Speziellen die gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche 230 mit den aufrecht stehenden kreisförmigen Graten 232 und dem vorgeschriebenen Durchmesser 2242 der Schweißseite 224 - kann durch Aufnehmen der verschlechterten Schweißseite 224 in die zweite Fräsaufnahme 34 des Fräswerkzeugs 10 und dann durch Drehen des Werkzeugs 10 um die Achse 234 der Schweißseite 224 herum gefräst und wiederhergestellt werden. Auf diese Weise werden die aufrecht stehenden kreisförmigen Grate 232 der Schweißseite 224 in die Eindringrillen 96, die sich zumindest über einen Teil der Strecke der zweiten Abscherflächen 70 hinweg der einen oder mehreren Fräsfurchen 58 erstrecken, eingerastet, und die Drehung des Fräswerkzeugs 10 schert Schweißseitenmaterial ab, um neues Schweißseitenmaterial freizulegen und die zweite Schweißseitengeometrie wiederherzustellen. Die ersten und zweiten Schweißseitengeometrien der ersten und zweiten Schweißelektroden 200, 220 können durch Drehen des Fräswerkzeugs 10 gleichzeitig wiederhergestellt werden, während sowohl die erste Schweißseite 204 als auch die zweite Schweißseite 224 in die erste bzw. zweite Fräsaufnahme 32, 34 aufgenommen sind.The geometry of the weld face 224—specifically, the curved weld face base surface 230 with the upstanding circular ridges 232 and the prescribed diameter 2242 of the weld face 224—may be milled and restored by receiving the deteriorated weld face 224 in the second milling receiver 34 of the milling tool 10 and then rotating the tool 10 about the axis 234 of the weld face 224. In this manner, the upstanding circular ridges 232 of the weld face 224 are engaged with the penetration grooves 96 extending at least a portion of the distance of the second shear surfaces 70 of the one or more milling flutes 58, and the rotation of the milling tool 10 shears away weld face material to expose new weld face material and restore the second weld face geometry. The first and second welding side geometries of the first and second welding electrodes 200, 220 can be restored simultaneously by rotating the milling tool 10 while both the first welding side 204 and the second welding side 224 are received in the first and second milling holders 32, 34, respectively.

Wie die erste Punktschweißelektrode 200 kann auch die zweite Schweißelektrode 220 aus einem beliebigen elektrisch und thermisch leitfähigen Material aufgebaut sein, das für Punktschweißanwendungen geeignet ist und das beim Schweißen eine Verschlechterung erleiden kann. Beispielsweise kann die zweite Schweißelektrode 220 aus einer Kupferlegierung aufgebaut sein, die eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 80% IACS oder besonders bevorzugt von mindestens 90% IACS und eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 300 W/mK oder besonders bevorzugt von mindestens 350 W/mK aufweist. Wie zuvor ist ein spezielles Beispiel für eine Kupferlegierung, die für die zweite Schweißelektrode 220 verwendet werden kann, eine Kupfer-Zirkon-Legierung (CuZr-Legierung), die etwa 0,10 bis etwa 0,20 % Massenanteil Zirkon und ansonsten Kupfer enthält. Es sind Kupferlegierungen bevorzugt, die diese Bestandteilzusammensetzung erfüllen und als C15000 bezeichnet werden. Es können außerdem andere Zusammensetzungen von Kupferlegierungen sowie andere Metallzusammensetzungen, die hier nicht explizit aufgeführt sind, verwendet werden, welche geeignete mechanische Eigenschaften sowie Eigenschaften der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit besitzen und die beispielsweise eine Kupfer-Chrom-Legierung (CuCr-Legierung) C18200, eine Kupfer-Chrom-Zirkon-Legierung (CuCrZr-Legierung) C18150 oder einen hitzebeständigen Metallverbund, etwa einen Wolfram-Kupfer-Metallverbund, umfassen.Like the first spot welding electrode 200, the second welding electrode 220 may be constructed of any electrically and thermally conductive material suitable for spot welding applications that may undergo degradation during welding. For example, the second welding electrode 220 may be constructed of a copper alloy having an electrical conductivity of at least 80% IACS, or more preferably at least 90% IACS, and a thermal conductivity of at least 300 W/mK, or more preferably at least 350 W/mK. As before, a specific example of a copper alloy that may be used for the second welding electrode 220 is a copper-zirconium (CuZr) alloy containing about 0.10 to about 0.20% by mass of zirconium and the remainder copper. Copper alloys meeting this constituent composition, referred to as C15000, are preferred. Other compositions of copper alloys and other metal compositions not explicitly listed here may also be used which have suitable mechanical properties as well as electrical and thermal conductivity properties and which include, for example, a copper-chromium alloy (CuCr alloy) C18200, a copper-chromium-zirconium alloy (CuCrZr alloy) C18150 or a heat-resistant metal composite, such as a tungsten-copper metal composite.

Es ist festzustellen, dass andere Fräsfurchenkonstruktionen, die konstruiert sind, um die asymmetrischen ersten und zweiten Schweißseitengeometrien nachzuarbeiten, selbstverständlich möglich sind und als eine Alternative für die Fräsfurchen 58a, 58b, 58c, 58d - mit ihren entgegengesetzten ersten und zweiten Abscherflächen 68a, 68b, 68c, 68d, 70a, 70b, 70c, 70d - die in den Figuren gezeigt und vorstehend beschrieben sind, verwendet werden können. Das Fräselement 14 kann beispielsweise nur eine Fräsfurche 58 mit einer ersten Abscherfläche 68 und einer zweiten Abscherfläche 70 enthalten. Die axial voneinander beabstandeten ersten und zweiten Abscherflächen 68, 70 können die vorstehend beschriebenen unteren Endabschnitte 72, 86 enthalten. In einem anderen Beispiel kann das Fräselement 14 zwei entgegengesetzte Fräsfurchen 58 enthalten, von denen jede eine erste Abscherfläche 68 und eine zweite Abscherfläche 70 aufweist. Die ersten Abscherflächen 68 und die zweiten Abscherflächen 70 der entgegengesetzten Fräsfurchen 58 können auf die gleiche Weise aufgebaut sein wie die vorstehend beschriebenen Oberflächen 68a, 68c bzw. Oberflächen 70b, 70d.It should be appreciated that other milling groove designs designed to accommodate the asymmetric first and second weld side geometries are, of course, possible and may be used as an alternative to the milling grooves 58a, 58b, 58c, 58d—with their opposing first and second shear surfaces 68a, 68b, 68c, 68d, 70a, 70b, 70c, 70d—shown in the figures and described above. For example, the milling element 14 may include only one milling groove 58 with a first shear surface 68 and a second shear surface 70. The axially spaced first and second shear surfaces 68, 70 may include the lower end portions 72, 86 described above. In another example, the milling element 14 may include two opposing milling grooves 58, each having a first shearing surface 68 and a second shearing surface 70. The first shearing surfaces 68 and the second shearing surfaces 70 of the opposing milling grooves 58 may be constructed in the same manner as the previously described surfaces 68a, 68c and surfaces 70b, 70d, respectively.

Das Fräswerkzeug 10 kann verwendet werden, um nach Bedarf ein Paar Schweißelektroden nachzuarbeiten, die am Widerstandspunktschweißen eines Werkstückstapels 300 beteiligt sind, der einander unähnliche Werkstücke enthält, wie in 13 - 18 gezeigt ist. Der Werkstückstapel 300 weist eine erste Seite 302 und eine zweite Seite 304 auf und enthält mindestens ein Werkstück 306 aus Stahl und ein Werkstück 308 aus Aluminium, die einander überlappen und benachbart zueinander liegen, um eine Stoßschnittstelle 310 herzustellen, die durch einen Schweißort 312 hindurch verläuft. Die erste Seite 302 des Werkstückstapels 300 wird durch eine Oberfläche 314 eines Werkstücks aus Stahl bereitgestellt und die zweite Seite 304 wird durch eine Oberfläche 316 eines Werkstücks aus Aluminium bereitgestellt. Der Werkstückstapel 300 kann daher ein „2T“-Stapel sein, der nur das benachbarte Paar von Werkstücken 306, 308 aus Stahl und Aluminium enthält, oder er kann ein „3T“-Stapel sein, der die benachbarten Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium plus ein zusätzliches Werkstück 318 aus Stahl (Stahl-Stahl-Aluminium, wie in 14 gezeigt ist) oder ein zusätzliches Werkstück 320 aus Aluminium (Stahl-Aluminium-Aluminium, wie in 15 gezeigt ist) enthält, solange die zwei Werkstücke mit der gleichen Grundmetallzusammensetzung nebeneinander angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann der Werkstückstapel 300 sogar ein „4T“-Stapel sein, etwa Stahl-Stahl-Stahl-Aluminium, Stahl-Stahl-Aluminium-Aluminium oder Stahl-Aluminium-Aluminium-Aluminium.The milling tool 10 can be used to rework, as needed, a pair of welding electrodes involved in resistance spot welding a workpiece stack 300 containing dissimilar workpieces, as shown in 13 - 18 shown. The workpiece stack 300 has a first side 302 and a second side 304 and includes at least one steel workpiece 306 and one aluminum workpiece 308 overlapping and adjacent to each other to establish a butt interface 310 passing through a weld location 312. The first side 302 of the workpiece stack 300 is provided by a surface 314 of a steel workpiece, and the second side 304 is provided by a surface 316 of an aluminum workpiece. The workpiece stack 300 may therefore be a "2T" stack containing only the adjacent pair of steel and aluminum workpieces 306, 308, or it may be a "3T" stack containing the adjacent steel and aluminum workpieces 306, 308 plus an additional steel workpiece 318 (steel-steel-aluminum, as in 14 shown) or an additional workpiece 320 made of aluminum (steel-aluminum-aluminum, as in 15 shown), as long as the two workpieces with the same base metal composition are arranged side by side. In other embodiments, the workpiece stack 300 may even be a "4T" stack, such as steel-steel-steel-aluminum, steel-steel-aluminum-aluminum, or steel-aluminum-aluminum-aluminum.

Das Werkstück 306 aus Stahl enthält ein Stahlsubstrat mit einer beliebigen einer großen Vielfalt von Festigkeiten und Graden, das entweder beschichtet oder nicht beschichtet (d.h. blank) ist. Das beschichtete oder nicht beschichtete Stahlsubstrat kann heißgewalzt oder kaltgewalzt sein und kann aus einem Stahl bestehen, etwa einem Weichstahl, einem von Zwischengitteratomen freien Stahl, einem sintergehärteten Stahl, einem niedriglegierten, hochfesten Stahl (HSLA-Stahl), einem Zweiphasenstahl (DP-Stahl), einem Komplexphasenstahl (CP-Stahl), einem Martensit-Stahl (MART-Stahl), einem Stahl mit umwandlungsbewirkter Plastizität (TRIP-Stahl), einem Stahl mit durch Zwillingsbildung induzierter Plastizität (TWIP-Stahl) und einem Bor-Stahl, etwa wenn das Werkstück 306 aus Stahl einen druckgehärteten Stahl (PHS-Stahl) enthält. Wenn das Stahlsubstrat beschichtet ist, enthält es vorzugsweise eine Oberflächenschicht aus Zink (z.B. feuerverzinkt oder Elektrogalvanisierung) aus Zink-Eisen (galvanisiert), aus einer Zink-NickelLegierung, aus Nickel, aus Aluminium oder aus einer Aluminium-Silizium-Legierung. Der Begriff „Werkstück aus Stahl“ umfasst folglich, so wie er hier verwendet wird, eine große Vielfalt von Stahlsubstraten, beschichtet oder nicht beschichtet, mit verschiedenen Graden und Festigkeiten und er umfasst ferner diejenigen, die Behandlungen vor dem Schweißen unterzogen wurden, wie Ausglühen, Abschrecken und/oder Tempern, etwa in der Produktion von druckgehärtetem Stahl. Unter Berücksichtigung der Dicke des Stahlsubstrats und einer beliebigen Oberflächenbeschichtung, die vorhanden sein kann, weist das Werkstück 306 aus Stahl eine Dicke 3060 auf, die im Bereich von 0,3 mm bis 6,0 mm und enger gefasst von 0,6 mm bis 2,5 mm liegt, zumindest am Schweißort 312.The 306 steel workpiece includes a steel substrate having any of a wide variety of strengths and grades, which is either coated or uncoated (i.e., bare). The coated or uncoated steel substrate may be hot-rolled or cold-rolled and may be made of a steel such as a mild steel, a free-interstitial steel, a sinter-hardened steel, a low-alloy high-strength (HSLA) steel, a two-phase (DP) steel, a complex-phase (CP) steel, a martensite (MART) steel, a transformation-induced plasticity (TRIP) steel, a twinning-induced plasticity (TWIP) steel, and a boron steel, such as when the 306 steel workpiece includes a pressure-hardened (PHS) steel. If the steel substrate is coated, it preferably includes a surface layer of zinc (e.g., hot-dip galvanized or electrogalvanized), zinc-iron (galvanized), a zinc-nickel alloy, nickel, aluminum, or an aluminum-silicon alloy. Thus, as used herein, the term "steel workpiece" encompasses a wide variety of steel substrates, coated or uncoated, of various grades and strengths, and further includes those that have undergone pre-welding treatments such as annealing, quenching, and/or tempering, as in the production of pressure-hardened steel. Taking into account the thickness of the steel substrate and any surface coating that may be present, the steel workpiece 306 has a 3060 thickness ranging from 0.3 mm to 6.0 mm, and more narrowly from 0.6 mm to 2.5 mm, at least at the weld location 312.

Das Werkstück 308 aus Aluminium enthält ein Aluminiumsubstrat, das entweder beschichtet oder nicht beschichtet (d.h. blank) ist. Das Aluminiumsubstrat kann aus einem nicht legierten Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, die mindestens 85 % Masseanteil Aluminium enthält. Einige beachtenswerte Aluminiumlegierungen, welche das beschichtete oder nicht beschichtete Aluminiumsubstrat bilden können, sind eine Aluminium-Magnesium-Legierung, eine Aluminium-Silizium-Legierung, eine Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung oder eine Aluminium-Zink-Legierung. Das Aluminiumsubstrat enthält, wenn es beschichtet ist, vorzugsweise einen Oberflächenschicht aus seinen nativen hitzebeständigen Oxidschichten oder alternativ kann es eine Oberflächenschicht aus Zink, Zinn oder einer Metalloxid-Konversionsschicht enthalten, die aus Oxiden aus Titan, Zirkon, Chrom oder Silizium besteht, wie in US 2014/0360986 beschrieben ist. Unter Berücksichtigung der Dicke des Aluminiumsubstrats und einer beliebigen Oberflächenbeschichtung, die vorhanden sein kann, weist das Werkstück 308 aus Aluminium eine Dicke 3080 auf, die im Bereich von 0,3 mm bis etwa 6,0 mm und enger gefasst von 0,5 mm bis 3,0 mm liegt, zumindest am Schweißort 312.The aluminum workpiece 308 includes an aluminum substrate that is either coated or uncoated (i.e., bare). The aluminum substrate may be comprised of an unalloyed aluminum or an aluminum alloy containing at least 85% aluminum by mass. Some notable aluminum alloys that may comprise the coated or uncoated aluminum substrate are an aluminum-magnesium alloy, an aluminum-silicon alloy, an aluminum-magnesium-silicon alloy, or an aluminum-zinc alloy. The aluminum substrate, when coated, preferably includes a surface layer of its native heat-resistant oxide layers, or alternatively, it may include a surface layer of zinc, tin, or a metal oxide conversion layer comprised of oxides of titanium, zirconium, chromium, or silicon, as in US 2014/0360986 Taking into account the thickness of the aluminum substrate and any surface coating that may be present, the aluminum workpiece 308 has a thickness 3080 that is in the range of 0.3 mm to about 6.0 mm, and more narrowly from 0.5 mm to 3.0 mm, at least at the weld location 312.

Das Aluminiumsubstrat des Werkstücks 308 aus Aluminium kann in bearbeiteter oder gegossener Form bereitgestellt sein. Beispielsweise kann das Aluminiumsubstrat aus einer Blattschicht einer bearbeiteten Aluminiumlegierung einer 4xxx-, 5xxx-, 6xxx- oder 7xxx-Reihe, einem Extrusionsartikel, einem Schmiedeartikel oder einem anderen bearbeiteten Artikel bestehen. Alternativ kann das Aluminiumsubstrat aus einem Aluminiumlegierungsguss einer 4xx.x-, 5xx.x- oder 7xx.x-Reihe bestehen. Einige speziellere Arten von Aluminiumlegierungen, welche das Aluminiumsubstrat bilden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Aluminium-Magnesium-Legierungen AA5182 und AA5754, Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen AA6011 und AA6022, Aluminium-Zink-Legierungen AA7003 und AA7055 und eine Aluminium-Spritzgusslegierung Al-10Si-Mg. Das Aluminiumsubstrat kann falls gewünscht ferner in einer Vielfalt von Härtestufen verwendet werden, die geglüht (O), gehärtet (H) und lösungsgeglüht (T) umfassen. Der Begriff „Werkstück aus Aluminium“ umfasst daher, so wie er hier verwendet wird, nicht legiertes Aluminium und eine große Vielfalt von Aluminiumlegierungssubstraten, beschichtet oder unbeschichtet, in unterschiedlichen zum Punktschweißen geeigneten Formen, welche bearbeitete Blattschichten, Extrusionen, Schmiedevorgänge usw. sowie Gießvorgänge umfassen, und er enthält ferner diejenigen, die Behandlungen vor dem Schweißen unterzogen wurden, etwa Glühen, Härten und Lösungsglühen.The aluminum substrate of the aluminum workpiece 308 may be provided in machined or cast form. For example, the aluminum substrate may consist of a sheet of a machined 4xxx, 5xxx, 6xxx, or 7xxx series aluminum alloy, an extrusion, a forging, or another machined article. Alternatively, the aluminum substrate may consist of a 4xx.x, 5xx.x, or 7xx.x series aluminum alloy casting. Some more specific types of aluminum alloys that may form the aluminum substrate include, but are not limited to, aluminum-magnesium alloys AA5182 and AA5754, aluminum-magnesium-silicon alloys AA6011 and AA6022, aluminum-zinc alloys AA7003 and AA7055, and an aluminum injection molding alloy Al-10Si-Mg. The aluminum substrate may further be used in a variety of tempers, including annealed (O), hardened (H), and solution treated (T), if desired. Therefore, as used herein, the term "aluminum workpiece" encompasses unalloyed aluminum and a wide variety of aluminum alloy substrates, coated or uncoated, in various forms suitable for spot welding, including machined sheet layers, extrusions, forgings, etc., as well as castings, and further includes those that have undergone pre-welding treatments such as annealing, hardening, and solution treatment.

Die Oberfläche 314 des Werkstücks aus Stahl und die Oberfläche 316 des Werkstücks aus Aluminium, welche die erste und zweite Seite 302, 304 des Werkstückstapels 300 bereitstellen, können durch die benachbarten und sich überlappenden Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium präsentiert sein. Wenn die zwei Werkstücke 306, 308 beispielsweise zum Punktschweißen in dem Kontext der in 13 gezeigten „2T“-Ausführungsform gestapelt sind, enthält das Werkstück 306 aus Stahl eine Stoßfläche 322 und eine äußere Außenoberfläche 324, und analog enthält das Werkstück 308 aus Aluminium eine Stoßfläche 326 und eine äußere Außenoberfläche 328. Die Stoßflächen 322, 326 der zwei Werkstücke 306, 308 überlappen und kontaktieren einander, um die Stoßschnittstelle 310 zu bilden, die durch den Schweißort 312 hindurch verläuft. Die äußeren Außenoberflächen 324, 328 der Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium weisen andererseits voneinander weg in entgegengesetzte Richtungen am Schweißort 312 und bilden die Oberflächen 314, 316 der Werkstücke aus Stahl bzw. Aluminium des Werkstückstapels 300.The surface 314 of the steel workpiece and the surface 316 of the aluminum workpiece, which provide the first and second sides 302, 304 of the workpiece stack 300, may be represented by the adjacent and overlapping steel and aluminum workpieces 306, 308. For example, if the two workpieces 306, 308 are to be spot welded in the context of the 13 shown "2T" embodiment, the steel workpiece 306 includes a butt surface 322 and an outer surface 324, and similarly, the aluminum workpiece 308 includes a butt surface 326 and an outer surface 328. The butt surfaces 322, 326 The two workpieces 306, 308 overlap and contact each other to form the butt interface 310, which extends through the weld location 312. The outer surfaces 324, 328 of the steel and aluminum workpieces 306, 308, on the other hand, face away from each other in opposite directions at the weld location 312 and form the surfaces 314, 316 of the steel and aluminum workpieces, respectively, of the workpiece stack 300.

Der Begriff „Stoßschnittstelle 310“ wird in der vorliegenden Erfindung in weitem Sinn verwendet und soll Instanzen mit direktem und indirektem Kontakt zwischen den Stoßflächen 322, 326 der benachbarten Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium umfassen. Die Stoßflächen 322, 326 stehen im direkten Kontakt miteinander, wenn sie physikalisch aneinandergrenzen und nicht durch eine diskrete dazwischenliegende Materialschicht getrennt sind. Die Stoßflächen 322, 326 stehen in indirektem Kontakt miteinander, wenn sie durch eine diskrete dazwischenliegende Materialschicht getrennt sind - und folglich nicht die Art des physikalischen Aneinandergrenzens an der Schnittstelle erfahren, die man bei direktem Kontakt vorfindet - jedoch befinden sie sich in einer ausreichend engen Nähe zueinander, dass ein Widerstandspunktschweißen immer noch durchgeführt werden kann. Der indirekte Kontakt zwischen den Stoßflächen 322, 326 der Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium ergibt sich typischerweise, wenn eine optionale (nicht gezeigte) dazwischenliegende Materialschicht zwischen den Stoßflächen 322, 326 aufgebracht wird, bevor die Werkstücke 306, 308 beim Ausbilden des Werkstückstapels 300 übereinander gelegt werden.The term "butting interface 310" is used broadly in the present invention and is intended to encompass instances of direct and indirect contact between the butting surfaces 322, 326 of adjacent steel and aluminum workpieces 306, 308. The butting surfaces 322, 326 are in direct contact with each other when they are physically adjacent and not separated by a discrete intervening layer of material. The butting surfaces 322, 326 are in indirect contact with each other when they are separated by a discrete intervening layer of material—and thus do not experience the type of physical abutment at the interface found in direct contact—but are in sufficiently close proximity to each other that resistance spot welding can still be performed. The indirect contact between the abutting surfaces 322, 326 of the steel and aluminum workpieces 306, 308 typically occurs when an optional (not shown) intermediate layer of material is applied between the abutting surfaces 322, 326 before the workpieces 306, 308 are placed on top of one another in forming the workpiece stack 300.

Eine Zwischenmaterialschicht, die zwischen den Stoßflächen 322, 326 der benachbarten Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium vorhanden sein kann, ist ein nicht gehärteter, jedoch durch Wärme aushärtbarer Strukturklebstoff. Ein derartiges Zwischenmaterial weist typischerweise eine Dicke von 0,1 mm bis 2,0 mm auf, was ein Punktschweißen durch die Zwischenschicht hindurch ohne große Schwierigkeit ermöglicht. Ein Strukturklebstoff kann zwischen den Stoßflächen 322, 326 der Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium angeordnet werden, so dass der Werkstückstapel 300 nach dem Punktschweißen in einem ELPO-Backofen oder einer anderen Vorrichtung erwärmt werden kann, um den Klebstoff auszuhärten und eine zusätzliche Haftung zwischen den Werkstücken 306, 308 bereitzustellen. Ein spezielles Beispiel für einen geeigneten durch Wärme aushärtbaren Strukturklebstoff ist ein durch Wärme aushärtbares Epoxid, das Füllpartikel enthalten kann, etwa Silika-Partikel, um die Viskosität oder andere mechanische Eigenschaften des Klebstoffs zu modifizieren, wenn er ausgehärtet wird. Eine Vielfalt von durch Wärme aushärtbaren Epoxiden ist kommerziell erhältlich, welche DOW Betamate 1486, Henkel 5089 und Uniseal 2343 umfassen. Selbstverständlich können andere Typen von Materialien die Zwischenmaterialschicht anstelle eines durch Wärme aushärtbaren Strukturklebstoffs bilden.An intermediate material layer that may be present between the abutting surfaces 322, 326 of adjacent steel and aluminum workpieces 306, 308 is an uncured, but heat-curable structural adhesive. Such an intermediate material typically has a thickness of 0.1 mm to 2.0 mm, which allows spot welding through the intermediate layer without great difficulty. A structural adhesive may be disposed between the abutting surfaces 322, 326 of the steel and aluminum workpieces 306, 308 so that the workpiece stack 300 can be heated in an ELPO oven or other device after spot welding to cure the adhesive and provide additional adhesion between the workpieces 306, 308. A specific example of a suitable thermosetting structural adhesive is a thermosetting epoxy, which may contain filler particles, such as silica particles, to modify the viscosity or other mechanical properties of the adhesive when cured. A variety of thermosetting epoxies are commercially available, including DOW Betamate 1486, Henkel 5089, and Uniseal 2343. Of course, other types of materials may form the interlayer material instead of a thermosetting structural adhesive.

Selbstverständlich ist der Werkstückstapel 300, wie in 14 - 15 gezeigt ist, nicht nur auf das Enthalten des Werkstücks 306 aus Stahl und des benachbarten Werkstücks 308 aus Aluminium begrenzt. Der Werkstückstapel 300 kann außerdem das zusätzliche Werkstück 318 aus Stahl oder das zusätzliche Werkstück 320 aus Aluminium enthalten - zusätzlich zu den benachbarten Werkstücken 306, 308 aus Stahl und Aluminiumlegierung - solange das zusätzliche Werkstück benachbart zu demjenigen Werkstück 306, 308 angeordnet ist, das die gleiche Basis-Metallzusammensetzung aufweist, das heißt, dass das zusätzliche Werkstück 318 aus Stahl (falls vorhanden) benachbart zu dem anderen Werkstück 306 aus Stahl angeordnet ist und das zusätzliche Werkstück 320 aus Aluminium (falls vorhanden) benachbart zu dem anderen Werkstück 308 aus Aluminium angeordnet ist. Hinsichtlich der Eigenschaften des zusätzlichen Werkstücks sind die Beschreibungen des Werkstücks 306 aus Stahl und des Werkstücks 308 aus Aluminium, die vorstehend bereitgestellt wurden, auf das zusätzliche Werkstück aus Stahl oder das zusätzliche Werkstück aus Aluminium, welche in dem Werkstückstapel 300 enthalten sein können, anwendbar. Es sei jedoch erwähnt, dass die gleichen allgemeinen Beschreibungen zwar zutreffen, es jedoch keine Notwendigkeit gibt, dass die zwei Werkstücke aus Stahl oder die zwei Werkstücke aus Aluminium eines 3T-Stapels hinsichtlich der Zusammensetzung, der Dicke oder der Form (z.B. bearbeitet oder gegossen) identisch sind.Of course, the workpiece stack 300, as in 14 - 15 is not limited to only including the steel workpiece 306 and the adjacent aluminum workpiece 308. The workpiece stack 300 may also include the additional steel workpiece 318 or the additional aluminum workpiece 320—in addition to the adjacent steel and aluminum alloy workpieces 306, 308—as long as the additional workpiece is disposed adjacent to the workpiece 306, 308 having the same base metal composition, that is, the additional steel workpiece 318 (if present) is disposed adjacent to the other steel workpiece 306, and the additional aluminum workpiece 320 (if present) is disposed adjacent to the other aluminum workpiece 308. With respect to the characteristics of the additional workpiece, the descriptions of the steel workpiece 306 and the aluminum workpiece 308 provided above are applicable to the additional steel workpiece or the additional aluminum workpiece that may be included in the workpiece stack 300. It should be noted, however, that while the same general descriptions apply, there is no requirement that the two steel workpieces or the two aluminum workpieces of a 3T stack be identical in composition, thickness, or shape (e.g., machined or cast).

Wie beispielsweise in 14 gezeigt ist, kann der Werkstückstapel 300 die benachbarten Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium, die vorstehend beschrieben sind, zusammen mit dem zusätzlichen Werkstück 318 aus Stahl enthalten, welches das Werkstück 306 aus Stahl überlappt und benachbart dazu angeordnet ist. Wenn das zusätzliche Werkstück 318 aus Stahl so positioniert ist, bildet die äußere Außenoberfläche 328 des Werkstücks 308 aus Aluminium wie zuvor die Oberfläche 316 des Werkstücks aus Aluminium, welche die zweite Seite 304 des Werkstückstapels 300 bereitstellt, während das Werkstück 306 aus Stahl, das benachbart zu dem Werkstück 308 aus Aluminium liegt, nun ein Paar entgegengesetzter Stoßflächen 322, 330 enthält. Die Stoßfläche 322 des Werkstücks 306 aus Stahl, das der benachbarten Stoßfläche 326 des Werkstücks 308 aus Aluminium gegenüberliegt und diese kontaktiert (direkt oder indirekt) bildet die Stoßschnittstelle 310 zwischen den zwei Werkstücken 306, 308 wie zuvor beschrieben. Die andere Stoßfläche 330 des Werkstücks 306 aus Stahl liegt einer Stoßfläche 332 des zusätzlichen Werkstücks 318 aus Stahl gegenüber und stellt einen überlappenden Kontakt (direkt oder indirekt) damit her. Daher bildet in dieser speziellen Anordnung von überlappenden Werkstücken 306, 308, 318 eine äußere Außenoberfläche 334 des zusätzlichen Werkstücks 318 aus Stahl nun die Oberfläche 314 des Werkstücks aus Stahl, welche die erste Seite 302 des Werkstückstapels 300 bereitstellt.For example, in 14 As shown, the workpiece stack 300 may include the adjacent steel and aluminum workpieces 306, 308 described above, along with the additional steel workpiece 318 overlapping and disposed adjacent to the steel workpiece 306. With the additional steel workpiece 318 so positioned, the outer peripheral surface 328 of the aluminum workpiece 308 forms, as before, the aluminum workpiece surface 316 providing the second side 304 of the workpiece stack 300, while the steel workpiece 306 adjacent to the aluminum workpiece 308 now includes a pair of opposing abutment surfaces 322, 330. The abutment surface 322 of the steel workpiece 306, which faces and contacts (directly or indirectly) the adjacent abutment surface 326 of the aluminum workpiece 308, forms the abutment interface 310 between the two workpieces 306, 308 as previously described. The other abutment surface 330 of the workpiece 306 of steel faces and makes overlapping contact (directly or indirectly) with an abutting surface 332 of the additional steel workpiece 318. Therefore, in this particular arrangement of overlapping workpieces 306, 308, 318, an outer surface 334 of the additional steel workpiece 318 now forms the surface 314 of the steel workpiece, providing the first side 302 of the workpiece stack 300.

In einem anderen Beispiel, wie in 15 gezeigt ist, kann der Werkstückstapel 300 die vorstehend beschriebenen benachbarten Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium zusammen mit dem zusätzlichen Werkstück 320 aus Aluminium enthalten, welches das Werkstück 308 aus Aluminium überlappt und benachbart dazu angeordnet ist. Wenn das zusätzliche Werkstück 320 aus Aluminium so positioniert ist, bildet die äußere Außenoberfläche 324 des Werkstücks 306 aus Stahl die Oberfläche 314 des Werkstücks aus Stahl, welche wie zuvor die erste Seite 302 des Werkstückstapels 300 bereitstellt, während das Werkstück 308 aus Aluminium, das benachbart zu dem Werkstück 306 aus Stahl liegt, nun ein Paar entgegengesetzter Stoßflächen 326, 336 enthält. Die Stoßfläche 326 des Werkstücks 308 aus Aluminium, die der benachbarten Stoßfläche 322 des Werkstücks 306 aus Stahl gegenüberliegt und diese kontaktiert (direkt oder indirekt), bildet die Stoßschnittstelle 310 zwischen den zwei Werkstücken 306, 308, wie vorstehend beschrieben ist. Die andere Stoßfläche 336 des Werkstücks 308 aus Aluminium liegt einer Stoßfläche 338 des zusätzlichen Werkstücks 320 aus Aluminium gegenüber und bildet damit einen überlappenden Kontakt (direkt oder indirekt). Folglich bildet in dieser speziellen Anordnung aus überlappten Werkstücken 306, 308, 320 eine äußere Außenoberfläche 340 des zusätzlichen Werkstücks 320 aus Aluminium nun die Oberfläche 316 des Werkstücks aus Aluminium, welche die zweite Seite 304 des Werkstückstapels 310 bereitstellt.In another example, as in 15 As shown, the workpiece stack 300 may include the above-described adjacent steel and aluminum workpieces 306, 308, along with the additional aluminum workpiece 320 overlapping and disposed adjacent to the aluminum workpiece 308. With the additional aluminum workpiece 320 so positioned, the outer exterior surface 324 of the steel workpiece 306 forms the steel workpiece surface 314, which, as before, provides the first side 302 of the workpiece stack 300, while the aluminum workpiece 308 adjacent to the steel workpiece 306 now includes a pair of opposed abutment surfaces 326, 336. The abutment surface 326 of the aluminum workpiece 308, which opposes and contacts (directly or indirectly) the adjacent abutment surface 322 of the steel workpiece 306, forms the abutment interface 310 between the two workpieces 306, 308, as described above. The other abutting surface 336 of the aluminum workpiece 308 faces a butting surface 338 of the additional aluminum workpiece 320, thereby forming an overlapping contact (directly or indirectly). Consequently, in this particular arrangement of overlapped workpieces 306, 308, 320, an outer peripheral surface 340 of the additional aluminum workpiece 320 now forms the surface 316 of the aluminum workpiece, providing the second side 304 of the workpiece stack 310.

Mit Bezug nun auf 16 - 17 können die erste Schweißelektrode 200 und die zweite Schweißelektrode 220, die vorstehend beschrieben sind, verwendet werden, um ein Widerstandspunktschweißen des Werkstückstapels 300 auszuführen. Die Schweißseite 204 der ersten Schweißelektrode 200 weist die erste Geometrie (die durch die erste Fräsaufnahme 32 des Fräswerkzeugs 10 nachgearbeitet werden kann) auf, und die zweite Schweißseite 224 der zweiten Schweißelektrode 220 weist die zweite Geometrie (die durch die zweite Fräsaufnahme 34 des Fräswerkzeugs 10 nachgearbeitet werden kann), auf. Die Schweißelektroden 200, 220 werden von einer (nicht gezeigten) Schweißzange eines beliebigen geeigneten Typs getragen, der eine Schweißzange vom C-Typ oder vom X-Typ umfasst, und sie sind mit einer Stromversorgung elektrisch gekoppelt, die zum Liefern von elektrischem Strom - vorzugsweise einem elektrischen Gleichstrom im Bereich von 5 kA bis 50 kA - zwischen den Schweißelektroden 200, 220 und durch den Werkstückstapel 300 hindurch in Übereinstimmung mit einem programmierten Schweißablauf in der Lage ist. Die Schweißzange kann außerdem mit Kühlmittelleitungen und zugehörigen Steuergeräten ausgestattet sein, um ein Kühlmittelfluid wie etwa Wasser während Punktschweißoperationen an jede der Schweißelektroden 200, 220 zu liefern.With reference now to 16 - 17 The first welding electrode 200 and the second welding electrode 220 described above can be used to perform resistance spot welding of the workpiece stack 300. The welding side 204 of the first welding electrode 200 has the first geometry (which can be finished by the first milling cutter 32 of the milling tool 10), and the second welding side 224 of the second welding electrode 220 has the second geometry (which can be finished by the second milling cutter 34 of the milling tool 10). The welding electrodes 200, 220 are supported by a welding gun (not shown) of any suitable type, including a C-type or X-type welding gun, and are electrically coupled to a power supply capable of supplying electrical current—preferably a direct current in the range of 5 kA to 50 kA—between the welding electrodes 200, 220 and through the workpiece stack 300 in accordance with a programmed welding sequence. The welding gun may also be equipped with coolant lines and associated control devices for supplying a coolant fluid, such as water, to each of the welding electrodes 200, 220 during spot welding operations.

Das Verfahren zum Widerstandspunktschweißen beginnt, indem die erste und zweite Schweißelektrode 200, 220 relativ zu dem Werkstückstapel 300 positioniert werden, so dass die erste Schweißseite 204 der Oberfläche 314 des Werkstücks aus Stahl gegenüberliegt und die zweite Schweißseite 224 der Oberfläche 316 des Werkstücks aus Aluminium gegenüberliegt, wie in 16 gezeigt ist. Die erste Schweißseite 204 und die zweite Schweißseite 224 werden dann gegen ihre jeweiligen Werkstückoberflächen aus Stahl und Aluminium 314, 316 in aufeinander zu orientierte Ausrichtung mit einer auferlegten Klemmkraft an dem Schweißort 312 gedrückt. Die auferlegte Klemmkraft liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1780 N bis 8896 N (400 Ib bis 2000 Ib) oder enger gefasst von 2670 N bis 5780 N (600 Ib bis 1300 Ib). Obwohl nur die Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium, die sich überlappen und benachbart zueinander liegen, wodurch sie die Stoßschnittstelle 310 herstellen, in dieser Figur dargestellt sind, trifft die folgende Erörterung des Verfahrens zum Widerstandspunktschweißen gleichermaßen auf Instanzen zu, bei denen der Werkstückstapel 300 das zusätzliche Werkstück 318 aus Stahl oder das zusätzliche Werkstück 320 aus Aluminium enthält (14 - 15), obwohl diese zusätzlichen Werkstücke 318, 320 der Klarheit halber in den Figuren weggelassen wurden.The resistance spot welding method begins by positioning the first and second welding electrodes 200, 220 relative to the workpiece stack 300 such that the first welding side 204 faces the surface 314 of the steel workpiece and the second welding side 224 faces the surface 316 of the aluminum workpiece, as shown in 16 is shown. The first weld side 204 and the second weld side 224 are then pressed against their respective steel and aluminum workpiece surfaces 314, 316 in mutually oriented alignment with an applied clamping force at the weld location 312. The applied clamping force is preferably in a range of 1780 N to 8896 N (400 lb to 2000 lb), or more narrowly, 2670 N to 5780 N (600 lb to 1300 lb). Although only the steel and aluminum workpieces 306, 308 overlapping and adjacent to each other, thereby establishing the butt interface 310, are shown in this figure, the following discussion of the resistance spot welding process applies equally to instances where the workpiece stackup 300 includes the additional steel workpiece 318 or the additional aluminum workpiece 320 ( 14 - 15 ), although these additional workpieces 318, 320 have been omitted from the figures for the sake of clarity.

Sobald die erste Schweißseite 204 und die zweite Schweißseite 224 gegen die Oberflächen 314, 316 der Werkstücke aus Stahl bzw. Aluminium des Werkstückstapels 300 drücken, wird ein elektrischer Strom zwischen den Schweißelektroden 200, 220 mit Hilfe ihrer aufeinander zu orientierten Schweißseiten 204, 224 geleitet. Der zwischen den Schweißelektroden 200, 220 ausgetauschte elektrische Strom fließt durch den Werkstückstapel 300 hindurch und über die Stoßschnittstelle 310 hinweg, die zwischen den benachbarten Werkstücken 306, 308 aus Stahl und Aluminium gebildet ist. Ein Widerstand gegen das Fließen des elektrischen Stroms, welcher vorzugsweise ein elektrischer Gleichstrom mit einem Strompegel ist, der im Bereich von 5 kA bis 50 kA liegt, lässt das Werkstück 308 aus Aluminium schmelzen und erzeugt ein Schmelzbad 350 aus Aluminiumschmelze innerhalb des Werkstücks 308 aus Aluminium. Das Schmelzbad 350 aus Aluminiumschmelze benetzt die Stoßfläche 322 des Werkstücks 308 aus Stahl und dringt um eine Distanz in das Werkstück 308 aus Aluminium ein, die im Bereich von 20% bis 100% der Dicke 3080 des Werkstücks 308 aus Aluminium am Schweißort 312 liegt.As soon as the first welding side 204 and the second welding side 224 press against the surfaces 314, 316 of the steel and aluminum workpieces, respectively, of the workpiece stack 300, an electric current is conducted between the welding electrodes 200, 220 by means of their mutually oriented welding sides 204, 224. The electric current exchanged between the welding electrodes 200, 220 flows through the workpiece stack 300 and across the butt interface 310 formed between the adjacent steel and aluminum workpieces 306, 308. Resistance to the flow of the electric current, which is preferably a direct electric current with a current level in the range of 5 kA to 50 kA, melts the aluminum workpiece 308 and creates a molten aluminum pool 350 within the workpiece. 308 aluminum. The molten aluminum pool 350 wets the butt surface 322 of the steel workpiece 308 and penetrates into the aluminum workpiece 308 by a distance ranging from 20% to 100% of the thickness 3080 of the aluminum workpiece 308 at the weld location 312.

Nach der Beendigung des elektrischen Stromflusses erstarrt das Schmelzbad 350 aus Aluminiumschmelze zu einer Schweißverbindung 352, das die Werkstücke 306, 308 aus Stahl und Aluminium am Schweißort 312 durch Schweißen verbindet, wie in 17 gezeigt ist, ohne die Stoßfläche 310 zwischen den Werkstücken 306, 308 zu verbrauchen. Die Schweißverbindung 352 enthält wieder erstarrtes Material des Werkstücks 308 aus Aluminium und sie kann auch eine oder mehrere Reaktionsschichten aus Fe-Al-Zwischenmetallverbindungen benachbart zu der Stoßfläche 322 des Werkstücks 306 aus Stahl enthalten. Die eine oder die mehreren Fe-Al-Zwischenmetallschichten können FeAl3-Verbindungen, Fe2Al5-Verbindungen und möglicherweise andere Zwischenmetallverbindungen umfassen und weisen typischerweise eine kombinierte Gesamtdicke von 1 µm bis 5 µm auf. Die Schweißverbindung 352 erstreckt sich in das Werkstück 308 aus Aluminium bis zu einer Distanz hinein, die oftmals im Bereich von 20% bis 100% der Dicke 3080 des Werkstücks 308 aus Aluminium an dem Schweißort 312 liegt (wobei 100% vollständig durch das Werkstück 308 aus Aluminium hindurch bedeutet), genau wie das zuvor existierende Schmelzbad 350 aus Aluminiumschmelze.After the electrical current flow has ceased, the molten pool 350 of molten aluminum solidifies into a weld 352, which joins the workpieces 306, 308 of steel and aluminum at the welding location 312 by welding, as shown in 17 shown, without consuming the abutment surface 310 between the workpieces 306, 308. The weld joint 352 includes resolidified material of the aluminum workpiece 308 and may also include one or more reaction layers of Fe-Al intermetallic compounds adjacent to the abutment surface 322 of the steel workpiece 306. The one or more Fe-Al intermetallic layers may include FeAl 3 compounds, Fe 2 Al 5 compounds, and possibly other intermetallic compounds, and typically have a combined total thickness of 1 µm to 5 µm. The weld joint 352 extends into the aluminum workpiece 308 to a distance often in the range of 20% to 100% of the thickness 3080 of the aluminum workpiece 308 at the weld location 312 (where 100% means completely through the aluminum workpiece 308), just like the pre-existing molten aluminum pool 350.

Nachdem das Durchleiten des elektrischen Stroms zwischen den Schweißelektroden 200, 220 beendet wurde und die von den Elektroden 200, 220 auferlegte Klemmkraft nicht mehr benötigt wird, werden die Schweißelektroden 200, 220 von ihren jeweiligen Oberflächen 314, 316 der Werkstücke aus Stahl und Aluminium zurückgezogen. Das Verfahren zum Widerstandspunktschweißen wird dann an anderen Schweißorten 312 an dem gleichen oder an einem anderen Werkstückstapel 300 wiederholt. Die fortgesetzte Verwendung der ersten und zweiten Schweißelektrode 200, 220 bei Widerstandspunktschweißoperationen bewirkt schließlich, dass die erste Schweißseite 204 und die zweite Schweißseite 224 schlechter werden. Diese Verschlechterung der Schweißseiten 204, 224 ist allgemein nicht vermeidbar und beginnt an einem bestimmten Punkt, die Kommunikation des elektrischen Stroms zwischen den Schweißelektroden 200, 220 und durch den Werkstückstapel 300 hindurch zu stören. Wenn der Stromfluss als Folge einer wahrnehmbaren Schweißseitenverschlechterung gestört wird, wird die Ausbildung der Schweißverbindung 352 gestört, wodurch es schwierig wird, Eigenschaften mit guter Festigkeit in der Verbindung 352 konsistent zu erreichen.After the passage of electric current between the welding electrodes 200, 220 has ceased and the clamping force imposed by the electrodes 200, 220 is no longer required, the welding electrodes 200, 220 are withdrawn from their respective surfaces 314, 316 of the steel and aluminum workpieces. The resistance spot welding process is then repeated at other welding locations 312 on the same or a different workpiece stackup 300. Continued use of the first and second welding electrodes 200, 220 in resistance spot welding operations eventually causes the first weld side 204 and the second weld side 224 to deteriorate. This deterioration of the weld sides 204, 224 is generally unavoidable and, at some point, begins to disrupt the communication of electric current between the welding electrodes 200, 220 and through the workpiece stackup 300. If the current flow is disturbed as a result of noticeable weld side deterioration, the formation of the weld joint 352 is disturbed, making it difficult to consistently achieve good strength properties in the joint 352.

Die Kombination aus einander unähnlichen Materialien im Werkstückstapel 300 und die unterschiedlichen Schweißseitengeometrien der ersten und zweiten Schweißelektrode 200, 220 führen zu unterschiedlichen Formen der Verschlechterung, die an der ersten und zweiten Schweißseite 204, 224 auftreten. Beispielsweise kann die erste Schweißseite 204 der ersten Schweißelektrode 200 eine Makrodeformation in der Form von Wucherungen aufgrund der hohen Temperaturen erfahren, die an der Oberfläche 314 des Werkstücks aus Stahl auftreten, und aufgrund des Klemmdrucks, der der Schweißseite 204 auferlegt wird, speziell, wenn das Werkstück 306 aus Stahl einen hochfesten Stahl wie etwa DP, TRIP oder andere enthält. Zudem kann die erste Schweißseite 204, wenn sie aus einer Kupferlegierung besteht, mit Zink auf dem Werkstück 306 aus Stahl, falls vorhanden, reagieren, um eine Schicht aus Kupfer-Zink-Legierung auf der Schweißseite 204 auszubilden, welche die Makrodeformation beschleunigt. Die zweite Schweißseite 224 der zweiten Schweißelektrode 220 andererseits kann, wenn sie aus einer Kupferlegierung besteht, eine metallurgische Reaktion zwischen Kupfer und Aluminium erfahren, die ein Reaktionsprodukt aus Kupfer und Aluminium bildet. Das Reaktionsprodukt aus Kupfer und Aluminium kann die Schweißseite 224 absplittern lassen und angreifen. Zudem können die aufrecht stehenden kreisförmigen Grate 232 im Lauf der Zeit deformiert oder abgeflacht werden, was die Fähigkeit der Schweißseite 224 zum Leiten von elektrischem Strom in den Werkstückstapel 300 hinein oder aus diesem heraus beeinträchtigt.The combination of dissimilar materials in the workpiece stackup 300 and the different weld face geometries of the first and second welding electrodes 200, 220 result in different forms of deterioration occurring on the first and second weld faces 204, 224. For example, the first weld face 204 of the first welding electrode 200 may experience macrodeformation in the form of growths due to the high temperatures encountered at the surface 314 of the steel workpiece and the clamping pressure imposed on the weld face 204, especially when the steel workpiece 306 includes a high-strength steel such as DP, TRIP, or others. Furthermore, if the first weld face 204 is made of a copper alloy, it may react with zinc on the steel workpiece 306, if present, to form a copper-zinc alloy layer on the weld face 204, which accelerates the macrodeformation. On the other hand, if the second welding face 224 of the second welding electrode 220 is made of a copper alloy, it may experience a metallurgical reaction between copper and aluminum, forming a copper-aluminum reaction product. The copper-aluminum reaction product may cause the welding face 224 to chip and corrode. Furthermore, the upstanding circular ridges 232 may become deformed or flattened over time, impairing the ability of the welding face 224 to conduct electrical current into or out of the workpiece stackup 300.

Die erste und zweite Schweißseite 204, 224 können durch das Fräswerkzeug 10 periodisch immer dann nachgearbeitet werden, wenn es gewünscht ist, einer Verschlechterung der Schweißseite entgegenzuwirken und dadurch die Nutzlebensdauer der ersten und zweiten Schweißelektrode 200, 220 zu verlängern. Die erste und zweite Schweißelektrode 200, 220 können speziell nachgearbeitet werden, nachdem sie zwischen 10 und 100 Schweißverbindungen 352 ausgebildet haben. Das heißt, dass die erste und zweite Schweißelektrode 200, 220 verwendet werden können, um einen ersten Satz von Schweißverbindungen 352 auszubilden, der im Bereich von 10 bis 100 liegt, gefolgt vom Nachbearbeiten durch das Fräswerkzeug 10. Nach dem Nacharbeiten können die erste und zweite Schweißelektrode 200, 220 verwendet werden, um einen zweiten Satz von Schweißverbindungen 352 auszubilden, der wieder im Bereich von 10 bis 100 liegt, gefolgt von einer weiteren Nacharbeitung mit dem Fräswerkzeug 10. Für jede Schweißelektrode 200, 220 kann dieser Ablauf aus Schweißen und Nacharbeiten fortgesetzt werden, bis der kumulierte Verbrauch von Schweißseitenmaterial, der aus den Nacharbeitungsoperationen resultiert, die Elektroden 200, 220 in einen Zustand versetzt, in dem sie für eine weitere Verwendung nicht geeignet sind. Da jede Nacharbeitungsoperation mit dem Fräswerkzeug 10 eine Materialtiefe in dem Bereich von 10 µm bis 500 µm und besonders bevorzugt von 50 µm bis 200 µm entfernt, kann jede der Schweißelektroden 200, 220 für gewöhnlich zwischen 10 und 500 Nacharbeitungsoperationen aushalten, bevor sie durch eine neue Elektrode mit der gleichen Schweißseitengeometrie ersetzt werden muss.The first and second welding sides 204, 224 can be periodically reworked by the milling tool 10 whenever it is desired to counteract deterioration of the welding side and thereby extend the useful life of the first and second welding electrodes 200, 220. The first and second welding electrodes 200, 220 can be specifically reworked after they have formed between 10 and 100 weld joints 352. That is, the first and second welding electrodes 200, 220 can be used to form a first set of weld joints 352, which is in the range of 10 to 100, followed by reworking by the milling tool 10. After reworking, the first and second welding electrodes 200, 220 can be used to form a second set of weld joints 352, which is again in the range of 10 to 100, followed by further reworking with the milling tool 10. For each welding electrode 200, 220, this sequence of welding and reworking can be continued until the cumulative consumption of weld side material resulting from the reworking operations puts the electrodes 200, 220 into a state in which they are not suitable for further use. Since each rework operation with the milling tool 10 removes a material depth in the range of 10 µm to 500 µm, and more preferably 50 µm to 200 µm, each of the welding electrodes 200, 220 can typically withstand between 10 and 500 rework operations before it must be replaced with a new electrode having the same welding side geometry.

Das Verwenden des Fräswerkzeugs 10 zum Nacharbeiten der ersten und zweiten Schweißseite 204, 224 kann ausgeführt werden, ohne die erste und zweite Schweißelektrode 200, 220 von der Schweißzange zu entfernen. Die Nacharbeitungsoperation umfasst das Montieren des Fräswerkzeugs 10 in einer drehbaren Halterung. Die erste und zweite Schweißelektrode 200, 220 werden dann entlang der Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 des Fräswerkzeugs 10 gleichzeitig derart zusammengefahren, dass die erste Schweißseite 204 in die erste Fräsaufnahme 32 aufgenommen wird und die zweite Schweißseite 224 in die zweite Fräsaufnahme 34 aufgenommen wird, wie in 18 dargestellt ist. Dieses Aufnehmen der Schweißseiten 204, 224 bringt diese in Kontakt mit den ersten bzw. zweiten Abscherflächen 68, 70, der einen oder mehreren Fräsfurchen 58 des Fräselements 14. Zu diesem Zeitpunkt werden die aufrecht stehenden kreisförmigen Grate 232 an der zweiten Schweißseite 224 an den passenden Eindringrillen 96 eingerastet und darin aufgenommen, welche in den zweiten Abscherflächen 70 der zweiten Fräsaufnahme 34 definiert sind. Wenn die ersten und zweiten Schweißseiten 204, 224 so aufgenommen sind, sind die Achse 212 der ersten Schweißseite 204 und die Achse 234 der zweiten Schweißseite 224 koaxial mit der Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 des Fräswerkzeugs 10 ausgerichtet.Using the milling tool 10 to rework the first and second welding sides 204, 224 can be performed without removing the first and second welding electrodes 200, 220 from the welding gun. The reworking operation includes mounting the milling tool 10 in a rotatable holder. The first and second welding electrodes 200, 220 are then simultaneously moved together along the center axis 18 of the through hole 16 of the milling tool 10 such that the first welding side 204 is received in the first milling receptacle 32 and the second welding side 224 is received in the second milling receptacle 34, as shown in 18 is shown. This receiving of the weld sides 204, 224 brings them into contact with the first and second shear surfaces 68, 70, respectively, of the one or more milling grooves 58 of the milling element 14. At this time, the upstanding circular ridges 232 on the second weld side 224 are snapped onto and received in the mating penetration grooves 96 defined in the second shear surfaces 70 of the second milling receiver 34. With the first and second weld sides 204, 224 so received, the axis 212 of the first weld side 204 and the axis 234 of the second weld side 224 are coaxially aligned with the central axis 18 of the through hole 16 of the milling tool 10.

Das Fräswerkzeug 10 wird um die Mittelachse 18 des Durchgangslochs 16 mit einer Drehzahl gedreht, die typischerweise im Bereich von 100 U/min bis 1000 U/min oder enger gefasst von 200 U/min bis 500 U/min liegt, für minimal eine bis zehn Umdrehungen oder enger gefasst für vier bis sechs vollständige Umdrehungen um die Achsen 212, 234 der Schweißseiten 204, 224 herum. Während dieser Drehung werden die Vorderkanten 76, 90 der Abscherflächen 68, 70 von der einen oder den mehreren Fräsfurchen 58 auf gleiche Weise um die Achse 212, 234 ihrer jeweiligen Schweißseiten 204, 224 gedreht, wobei sie in Kontakt mit den Schweißseiten 204, 224 bleiben. Diese Drehbewegung der Vorderkanten 76, 90 um die Schweißseiten 204, 224 herum fräst die erste und zweite Schweißseite 204, 224 und ihre zugehörigen Übergangsansätze 208, 228, um neues Schweißseitenmaterial freizulegen und die ersten und zweite Schweißseitengeometrie wiederherzustellen. Nachdem die erste und zweite Schweißseite 204, 224 angemessen nachgearbeitet wurden, werden die Schweißelektroden 200, 220 aus der ersten und zweiten Fräsaufnahme 32, 34 heraus zurückgezogen und können, da sie noch von der Schweißzange getragen werden, schnell zurück in Dienst gestellt werden.The milling tool 10 is rotated about the central axis 18 of the through hole 16 at a speed typically in the range of 100 rpm to 1000 rpm, or more narrowly, 200 rpm to 500 rpm, for a minimum of one to ten revolutions, or more narrowly, four to six complete revolutions, about the axes 212, 234 of the weld sides 204, 224. During this rotation, the leading edges 76, 90 of the shear surfaces 68, 70 of the one or more milling grooves 58 are similarly rotated about the axis 212, 234 of their respective weld sides 204, 224, while remaining in contact with the weld sides 204, 224. This rotational movement of the leading edges 76, 90 around the weld faces 204, 224 mills the first and second weld faces 204, 224 and their associated transition shoulders 208, 228 to expose new weld face material and restore the first and second weld face geometry. After the first and second weld faces 204, 224 have been appropriately reworked, the welding electrodes 200, 220 are retracted from the first and second milling receptacles 32, 34 and, still supported by the welding gun, can be quickly returned to service.

Claims (8)

Fräswerkzeug (10), das zum Nacharbeiten asymmetrischer Schweißseitengeometrien von ersten und zweiten Schweißelektroden (200, 220) in der Lage ist, wobei das Fräswerkzeug (10) umfasst: einen Körper (12), der sich der Länge nach entlang einer Mittelachse (18) zwischen einem ersten Ende (22) und einem zweiten Ende (26) erstreckt, und ein Fräselement (14) innerhalb des Körpers (12), das eine erste Fräsaufnahme (32) bildet, die durch eine erste Öffnung (32) an dem ersten Ende (22) des Körpers (12) hindurch zugänglich ist, und das ferner eine zweite Fräsaufnahme (34) bildet, die durch eine zweite Öffnung (24) an dem zweiten Ende (26) des Körpers (12) hindurch zugänglich ist, wobei das Fräselement (14) eine Fräsfurche (58) umfasst, die eine Fräsklinge enthält, welche axial voneinander beabstandete und entgegengesetzte erste und zweite Abscherflächen (68, 70) aufweist, welche zumindest teilweise die erste bzw. zweite Fräsaufnahme (32, 34) definieren, wobei die erste Abscherfläche (68) einen unteren Endabschnitt (72) umfasst, der profiliert ist, um eine erste Schweißseitengeometrie zu fräsen, die eine ebene oder gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche (210) umfasst, und wobei die zweite Abscherfläche (70) einen unteren Endabschnitt (86) umfasst, der profiliert ist, um eine zweite Schweißseitengeometrie zu fräsen, die eine gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche (230) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schweißseitengeometrie ferner eine Reihe von aufrecht stehenden kreisförmigen Graten (232) umfasst, welche von der gewölbten Schweißseiten-Basisoberfläche der zweiten Schweißseitengeometrie aus nach außen vorstehen; und dass der Körper (12) und das Fräselement (14) einstückig ausgebildet sind.A milling tool (10) capable of reworking asymmetric weld side geometries of first and second welding electrodes (200, 220), the milling tool (10) comprising: a body (12) extending longitudinally along a central axis (18) between a first end (22) and a second end (26), and a milling element (14) within the body (12) defining a first milling receptacle (32) accessible through a first opening (32) at the first end (22) of the body (12), and further defining a second milling receptacle (34) accessible through a second opening (24) at the second end (26) of the body (12), the milling element (14) comprising a milling groove (58) including a milling blade having axially spaced and opposed first and second shearing surfaces (68, 70) at least partially defining the first or second milling receptacle (32, 34), wherein the first shearing surface (68) includes a lower end portion (72) profiled to mill a first weld face geometry comprising a flat or curved weld face base surface (210), and wherein the second shearing surface (70) includes a lower end portion (86) profiled to mill a second weld face geometry comprising a curved weld face base surface (230), characterized in that the second weld face geometry further includes a series of upstanding circular ridges (232) projecting outwardly from the curved weld face base surface of the second weld face geometry; and in that the body (12) and the milling element (14) are integrally formed. Fräswerkzeug (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Schweißseitengeometrie eine sphärisch gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche (210) umfasst, die einen Durchmesser zwischen 3 mm und 16 mm und einen Krümmungsradius zwischen 8 mm und 400 mm aufweist.Milling tool (10) according to Claim 1 , wherein the first welding side geometry comprises a spherically curved welding side base surface (210) having a diameter between 3 mm and 16 mm and a radius of curvature between 8 mm and 400 mm. Fräswerkzeug (10) nach Anspruch 1, wobei die zweite Schweißseitengeometrie (230) eine sphärisch gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche (230) umfasst, die einen Durchmesser zwischen 8 mm und 20 mm und einen Krümmungsradius zwischen 15 mm und 300 mm aufweist, und ferner zwischen zwei und zehn aufrecht stehende kreisförmige Grate (232) umfasst, die eine Schweißseitenachse (234) umgeben und deren Durchmesser von einem innersten aufrecht stehenden Grat (232), der die Schweißseitenachse (234) unmittelbar umgibt, zu einem äußersten aufrecht stehenden Grad (232), der von der Schweißseitenachse (234) am weitesten entfernt ist, zunimmt, wobei die aufrecht stehenden Grate (234) auf der gewölbten Schweißseiten-Basisoberfläche (230) um eine Distanz von 50 µm bis 1800 µm voneinander beabstandet sind und jeder der aufrecht stehenden kreisförmigen Grate (232) eine Grathöhe aufweist, die in einem Bereich von 20 µm bis 500 µm liegt.Milling tool (10) according to Claim 1 , wherein the second welding side geometry (230) comprises a spherically curved welding side base surface (230) having a diameter between 8 mm and 20 mm and a radius of curvature between 15 mm and 300 mm, and further between comprises between two and ten upstanding circular ridges (232) surrounding a weld side axis (234) and increasing in diameter from an innermost upstanding ridge (232) immediately surrounding the weld side axis (234) to an outermost upstanding ridge (232) furthest from the weld side axis (234), the upstanding ridges (234) being spaced apart on the curved weld side base surface (230) by a distance of 50 µm to 1800 µm, and each of the upstanding circular ridges (232) having a ridge height ranging from 20 µm to 500 µm. Fräswerkzeug (10) nach Anspruch 1, wobei das Fräselement (14) eine erste Fräsfurche (58a), die eine erste Fräsklinge aufweist, eine zweite Fräsfurche (58b), die eine zweite Fräsklinge aufweist, eine dritte Fräsfurche (58c), die eine dritte Fräsklinge aufweist und eine vierte Fräsfurche (58d), die eine vierte Fräsklinge aufweist, umfasst, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Fräsklinge voneinander in Umfangsrichtung derart beabstandet sind, dass jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen zu jeder ihrer beiden in Umfangsrichtung benachbarten Fräsklingen quer orientiert ist, wobei jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen axial voneinander beabstandete und entgegengesetzte erste und zweite Abscherflächen (68, 70) enthält, wobei die ersten Abscherflächen (68) der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen die erste Fräsaufnahme (32) definieren und die zweiten Abscherflächen (70) der ersten, zweiten, dritten und vierten Fräsklingen die zweite Fräsaufnahme (34) definieren.Milling tool (10) according to Claim 1 , wherein the milling element (14) comprises a first milling groove (58a) having a first milling blade, a second milling groove (58b) having a second milling blade, a third milling groove (58c) having a third milling blade, and a fourth milling groove (58d) having a fourth milling blade, wherein the first, second, third, and fourth milling blades are spaced from one another in the circumferential direction such that each of the first, second, third, and fourth milling blades is oriented transversely to each of its two circumferentially adjacent milling blades, wherein each of the first, second, third, and fourth milling blades includes axially spaced and opposed first and second shearing surfaces (68, 70), wherein the first shearing surfaces (68) of the first, second, third, and fourth milling blades define the first milling receptacle (32), and the second shearing surfaces (70) of the first, second, third, and fourth milling blades define the second Define milling holder (34). Fräswerkzeug (10) nach Anspruch 4, wobei sowohl die erste Abscherfläche (68a) der ersten Fräsklinge als auch die erste Abscherfläche (68c) der dritten Fräsklinge, die aufeinander ausgerichtet sind, einen unteren Endabschnitt (72) aufweisen, der eine nach oben hin profilierte Vorderkante (76) und eine nach oben hin profilierte Hinterkante (78) aufweist, die unter die Vorderkante (76) um einen positiven Freiwinkel versetzt ist, und wobei sowohl die zweite Abscherfläche (68b) der zweiten Fräsklinge als auch die zweite Abscherfläche (70) der vierten Fräsklinge, welche aufeinander ausgerichtet sind, jedoch quer zu der ersten Abscherfläche (68) der ersten Fräsklinge und der ersten Abscherfläche (68) der dritten Fräsklinge orientiert sind, einen unteren Endabschnitt (86) aufweisen, der eine nach oben hin profilierte Vorderkante (90) und eine nach oben hin profilierte Hinterkante (92) aufweist, die um einen positiven Freiwinkel unter die Vorderkante (90) versetzt ist und ferner eine Vielzahl von Eindringrillen (96) umfasst, die sich von der Vorderkante (90) aus zumindest einen Teil der Strecke bis zu der Hinterkante (92) erstrecken.Milling tool (10) according to Claim 4 , wherein both the first shearing surface (68a) of the first milling blade and the first shearing surface (68c) of the third milling blade, which are aligned with each other, have a lower end portion (72) having an upwardly profiled leading edge (76) and an upwardly profiled trailing edge (78) offset below the leading edge (76) by a positive clearance angle, and wherein both the second shearing surface (68b) of the second milling blade and the second shearing surface (70) of the fourth milling blade, which are aligned with each other but oriented transversely to the first shearing surface (68) of the first milling blade and the first shearing surface (68) of the third milling blade, have a lower end portion (86) having an upwardly profiled leading edge (90) and an upwardly profiled trailing edge (92) offset below the leading edge (90) by a positive clearance angle and further a plurality of penetration grooves (96) extending from the leading edge (90) at least part of the way to the trailing edge (92). Verfahren zum Nacharbeiten von Schweißelektroden, die asymmetrische Schweißseitengeometrien aufweisen, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Fräswerkzeug (10) gemäß Anspruch 1 bereitgestellt wird; eine erste Schweißseite einer ersten Schweißelektrode (200) in die erste Fräsaufnahme (32) des Fräswerkzeugs (10) aufgenommen wird; eine zweite Schweißseite einer zweiten Schweißelektrode (220) in die zweite Fräsaufnahme (34) des Fräswerkzeugs (10) aufgenommen wird; und das Fräswerkzeug (10) gedreht wird, um eine erste Schweißseitengeometrie in die erste Schweißseite und eine zweite Schweißseitengeometrie in die zweite Schweißseite zu fräsen und wiederherzustellen, wobei die erste Schweißseitengeometrie eine ebene oder gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche (210) umfasst und die zweite Schweißseitengeometrie eine gewölbte Schweißseiten-Basisoberfläche (230) und eine Reihe von aufrecht stehenden kreisförmigen Graten (232) umfasst, die von der gewölbten Schweißseiten-Basisoberfläche (230) aus nach außen hin vorstehen.Method for reworking welding electrodes having asymmetric welding side geometries, the method comprising: a milling tool (10) according to Claim 1 is provided; a first welding face of a first welding electrode (200) is received in the first milling receptacle (32) of the milling tool (10); a second welding face of a second welding electrode (220) is received in the second milling receptacle (34) of the milling tool (10); and the milling tool (10) is rotated to mill and restore a first welding face geometry into the first welding face and a second welding face geometry into the second welding face, wherein the first welding face geometry comprises a flat or curved weld face base surface (210) and the second welding face geometry comprises a curved weld face base surface (230) and a series of upstanding circular ridges (232) projecting outwardly from the curved weld face base surface (230). Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Drehen des Fräswerkzeugs (10) umfasst, dass das Fräswerkzeug (10) zwischen einer und zehn vollständigen Umdrehungen um Achsen der ersten und zweiten Schweißseiten herum derart gedreht wird, dass eine Materialtiefe, die in einem Bereich von 10 µm bis 500 µm liegt, von sowohl der ersten Schweißseite als auch der zweiten Schweißseite beim Wiederherstellen der ersten Schweißseitengeometrie und der zweiten Schweißseitengeometrie entfernt wird.Procedure according to Claim 6 wherein rotating the milling tool (10) comprises rotating the milling tool (10) between one and ten complete revolutions about axes of the first and second weld sides such that a material depth ranging from 10 µm to 500 µm is removed from both the first weld side and the second weld side in restoring the first weld side geometry and the second weld side geometry. Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass: ein Satz aus zehn bis einhundert Schweißverbindungen zwischen einander überlappenden und benachbarten Werkstücken aus Stahl und Aluminium ausgebildet wird, bevor die erste Schweißseite in die erste Fräsaufnahme (32) des Fräswerkzeugs (10) und die zweite Schweißseite in die zweite Fräsaufnahme (34) des Fräswerkzeugs (10) aufgenommen wird.Procedure according to Claim 6 , further comprising: forming a set of ten to one hundred weld joints between overlapping and adjacent workpieces of steel and aluminum before receiving the first weld side in the first milling receptacle (32) of the milling tool (10) and the second weld side in the second milling receptacle (34) of the milling tool (10).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10345714A1 (en) * 2003-10-01 2005-04-21 Peter Stephan Lutz Milling tool for processing of spot welding electrodes, comprising all support areas positioned at similar distance from center
US7458139B2 (en) * 2006-09-22 2008-12-02 Kyokutoh Co., Ltd Tip dresser
US20130015164A1 (en) * 2010-04-28 2013-01-17 GM Global Technology Operations LLC Resistance spot welding of aluminum to aluminum and steel to steel
US20140360986A1 (en) * 2013-06-07 2014-12-11 GM Global Technology Operations LLC Resistance spot welding of steel to pre-coated aluminum

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10345714A1 (en) * 2003-10-01 2005-04-21 Peter Stephan Lutz Milling tool for processing of spot welding electrodes, comprising all support areas positioned at similar distance from center
US7458139B2 (en) * 2006-09-22 2008-12-02 Kyokutoh Co., Ltd Tip dresser
US20130015164A1 (en) * 2010-04-28 2013-01-17 GM Global Technology Operations LLC Resistance spot welding of aluminum to aluminum and steel to steel
US20140360986A1 (en) * 2013-06-07 2014-12-11 GM Global Technology Operations LLC Resistance spot welding of steel to pre-coated aluminum

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