SE511962C2 - Förfarande för att framställa en elektrod för motståndssvetsning - Google Patents

Description

20 25 30 VII Il 952 2 fört med om en plåtbit eller ett band inte används. Material som används i plåtbiten och bandet är exempelvis rostfritt stål och en nickellegering.

En nackdel med att använda de extra mellanläggen är att dessa blir komplicerade att hantera vid serieproduktion. En arman nackdel är att mellanläggen kontinuerligt måste bytas ut efiersom de blir deformerade och förorenade under svetsprocessen.

Det är också förut känt att på en 'elektrodkärnas ände anordna en spets av ett material med en högre resistans än det material som elektrodkäman består av. Spetsen pressas eller slaglöds fast på elektrodkäman.

Det har emellertid visat sig att värmeutvecklingen vid motståndssvetsningen medför att den slaglödda spetsen lossnar från elektrodkärrian. Det har också visat sig att en spalt mellan spetsen och elektrodkärnan kan uppkomma om delarna pressas ihop.

Denna spalt leder till en mycket hög och ojämn övergångsresistans, varför värmeut- vecklingen blir stor och att värmen varierar. Detta kan förstöra elektroden och omöj- liggöra stabila svetsdata.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande av i inledning- en angivet slag, som framställer en elektrod vilken uppvisar ett säkert och lågresistivt förband mellan elektrodkäman och spetsen.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att elementet innefattar en bricka eller ett band, som placeras på ett underlag, vilket underlag innefattar en fördjupning med en radie R, varefier brickan eller bandet fiikfionssvetsas på elektrodkärnans ände, så att elektrodkärnans ände erhåller en spets med radien r, vilken motsvarar íördjupningens radie R.

Medelst ett fi-iktionssvetsíörband erhålles en mycket god kontakt mellan ytoma hos elelctrodkärnan och spetsen. Därmed blir övergångsresistansen från elektrodkärnan 10 15 20 25 30 b) 511962 till spetsen mycket låg, vilket innebär att värmeutvecklingen i elektroden kan hållas inom kontrollerade gränser.

Uppfinnjngen skall i det följande beskrivas mer i detalj med hjälp av på bifogade ritningar visade utföringsexempel, där fig. 1 avser en elektrod enligt en första utföringsform av uppfinningen, fig. 2 avser en elekuod enligt en andra utföringsforin av uppfinningen, fig. 3 avser en elektrod enligt en tredje uttöringsform av uppfinningen, fig. 4 - 7 visar hur en elektrod framställs medelst en första uttöringsform av ett förfa- rande enligt uppfinningen, fig. 8 visar hur en elektrod framställs medelst en andra utföringsform av ett förfaran- de enligt uppfinningen, fig. 9 visar hur en elektrod fiamställs medelst en tredje utföringsforin av ett förfaran- de enligt uppfirmingen, fig. 10 visar hur två aluminiumplåtar sammansvetsas medelst två elektroder enligt uppfinnjngen, och fig. ll avser ett förfarande för att sammansvetsa en rostfii plåt med en kopparplåt.

I fig. 1 visas en första utföringsfoim av en elektrod 1 enligt föreliggande uppfinning.

Elektroden 1 innefattar en elektrodkärna 2 med en ände 3 som avsmalnar koniskt mot en spets 4, som företrädesvis är försedd med en radie r. Spetsen 4 är avsedd att anligga mot en detalj som skall förbindas med en annan detalj medelst motstånds- svetsning.

Elektrodkärnan 2 är tillverkad av ett första material med relativt låg resistivitet för att leda ström bra och för att förhindra hög värmeutvecklirig i elektrodkäman 2. Ett lämpligt material i elektrodkänian 2 är en kopparlegeiing. För att kunna styra elek- trodkärnans 2 temperatur sträcker sig en kylkanal 5 för kylvätska genom elektrod- kâmans 2 centrum i riktning mot spetsen 4. 10 15 20 25 30 511962 4 Vid motståndssvetsning av material med hög värmeledningsfönnåga och som leder ström bra kommer relativt lite värme att genereras vid svetsspunkten. För att öka värmegenereringen ökas strömmen som leds genom elektrodema 1. För att undvika nackdelarna med ökat strömuttag tillverkas elektrodemas 1 spets 4 av ett material med en högre resistivitet än resistiviten hos det material som elektrodkäman består av. Värme kommer då att genereras i spetsen 4, vilken värme leds genom materialen som skall sammansvetsas.

Enligt uppfinningen innefattar således spetsen 4 ett andra material, som har en högre resistivitet än resistiviteten hos det första materialet, av vilket elektrodkäman 2 är tillverkad. Lämpliga material för spetsen 4 är exempelvis rostfritt stål, eller någon legering innefattande nickel, krom, volfrarn eller kobolt, Det är av stor betydelse att kontaktytorna mellan elektrodkäman 2 och spetsen 4 har god anliggning mot varand- ra. Om en luftspalt mellan elektrodkäman 2 och spetsen 4 bildas blir övergångsresi- stansen för strömmen mycket hög och därmed värmealsuringen i elektroden 1 mycket hög, vilket kan förstöra elektroden l.

För att komma tillrätta med detta problem är spetsen 4 förbunden med elektrodkår- nan 2 medelst ett fiiktionssvetsförband 6.

I fig. 2 visas en andra utföringsform av en elektrod 1 enligt föreliggande uppfinning.

Elektrodkämans 2 ände 3 innefattar enligt denna utföringsform en håtta 7, som i en från spetsen 4 vänd ände 8 uppvisar en konisk kavitet 9 avsedd att samverka med en koniskt avsmalnande tapp 10, som är anordnad på elektrodkäman 2. Spetsen 4 är fastsatt på hättan 7 medelst ett friktionssvetsförband 6. lfig. 3 visas en tredje utföringsforrn av en elektrod 1 enligt föreliggande uppfinning.

Elektrodkämans 2 ände 3 innefattar enligt denna utföringsform en topp ll, som hos en från spetsen 4 vänd ände 12 uppvisar en koniskt avsmalnande tapp 13, avsedd att samverka med en konisk kavitet 14, som är anordnad i elektrodkärnan 2. Spetsen 4 är fastsatt på toppen ll medelst ett friktionssvetsförband 6. 10 20 25 5 511 962 Figurerna 4 - 7 visar hur en elektrod 1 framställs medelst en första utföringsfomi av ett förfarande enligt föreliggande uppfinning. Såsom visas i fig. 4 placeras ett ele- ment i form av en bricka 15 på ett underlag 16. Alternativt kan brickan 15 ersättas av ett band (inte visat) som matas fi-am på underlaget 16. Brickan 15 kan vara cirkulär eller uppvisa en annan godtycklig form. En elektrodkâma 2 fastspänns i en roterbar chuck (inte visad) och sänks ned mot den på underlaget 16 placerade brickan 15, såsom visas i fig. 5. Därefter roteras och pressas elektrodkärnan 2 mot brickan 15, som ligger stilla på underlaget 16. Alternatixt kan underlaget 16 och därmed brickan 15 rotera medan elektrodkärnan 2 står stilla. Vid rotationen genereras friktionsvärme mellan elektrodkämans 2 och brickans 15 kontaktytor, vilket medför att dessa delar friktionssvetsas samman när rotationen av elelmodkärnan 2 upphör. Resultatet av fi-iktionssvetsningen visas i fig. 6.

Efter fiiktionssvetsningen avlägsnas brickan 15 och elektrodkärnan 2 från underlaget 16 och efterbearbetas för att bilda en spets 4 med en radie r. Efterbearbetningen kan exempelvis utföras med svarvning. I fig. 7 antyder de streckade linjerna S hur elek- trodkänian 2 och spetsen 4 kan bearbetas med exempelvis ett svarvstål 17. Brickan 15 förhindras att rotera på underlaget 16 på grund av fiiktionen mellan brickan 15 och underlaget 16. Alternativt kan en inte visad fastspänningsanordning hålla fast brickan 15 på underlaget 16.

Brickan 15 och elektrodkärnan 2 bör bearbetas så att spetsen 4 blir relativt tunn, sett i elektrodens 1 axiella riktning i syfte att undvika en alltför stor väimeutveckling i spetsen 4. Företrädesvis bör tjockleken befinna sig i intervallet 0,1 - 1 mm. Radien r hos spetsen 4 bör företrädesvis befirma sig i intervallet 16 - 100 mm.

Enligt en andra utföringsfonn av ett förfarande visat i fig. 8 är underlaget 16 försett med en fördjupning 24, som uppvisar en radie R, vilken motsvarar den radie r som elektrodkämans 2 spets 4 skall uppvisa. Vid förfarandet enligt denna utföringsform placeras en bricka 15 eller ett band (inte visat) på underlagets 16 fördjupning 24, 10 20 25 30 511 962 6 varefter brickan 15 eller bandet friktionssvetsas på elektrodkäman 2. Vid efterbear- betningen behöver således ingen radie r formas på spetsen 4 utan endast den koniska formen hos elektrodkärnan 2 bearbetas.

Fig. 9 visar hur en elektrod 1 fiarnställs medelst en tredje utfóringsfonn av ett forfa- rande enligt uppfinningen. Elektrodkäman 2 pressas här mot änden 18 av en homo- gen stång 19, varefter antingen stången 19 eller elektrodkärnan 2 bringas att rotera för att åstadkomma ett friktionssvetsfórband. Efter friktionssvetsningen kapas stång- en 19 i närheten av svetsförbandet och tillsist bearbetas elektrodkärnan 2 och den på elektrodkäman 2 fastsvetsade stångdelen, så att stångdelen bildar en spets 4.

I fig. 10 visas hur två aluminiumplåtar 20, 21 sammansvetsas medelst tvâ elektroder 1 enligt uppfinningen. Var och en av elektrodema 1 styrs exempelvis av en svet- stång, som exempelvis är anordnad i en robot (inte visad). Mellan elektrodema 1 placeras de aluminiumplåtar 20, 21 som skall sarnrnansvetsas. Elektrodema 1 an- bringas väsentligen koncenuiskt på var sin sida om de på varandra placerade alumi- niumplåtama 20, 21. Elektrodema 1 pressar ihop plåtama 20, 21 och en ström leds genom elektrodema 1 och vidare genom plåtania 20, 21. Elektrodemas 1 spetsar 4, med relativt hög resistivitet värms upp och den genererade värmen bidrar till att aluminumplåtarna 20, 21 i området mellan elektrodema 1 smälter samman och bildar ett punktsvetsfórband. Företrädesvis leds likström genom elektrodema 1 vid mot- ståndssvetsning av aluminiumplåt.

Fig. 11 avser ett forfarande for att sammansvetsa en rostfri stålplåt 22 med en kop- parplåt 23. Kopparplåten 23 placeras på den rostfria stålplåten 22 och båda plåtarna 22, 23 placeras mellan en första och andra elektrod la, lb, som båda innefattar en kopparlegering. De första och andra elektrodema la resp lb anbringas väsentligen koncentriskt på var sin sida om de på varandra placerade plåtama 22, 23. Ett element 4 av ett material med högre resistivitet än kopparlegeringen i den forsta elektroden la placeras mellan den första elektroden la och kopparplåten 23. Ett lämpligt mate- rial som elementet 4 kan innefatta är rostfritt stål, eller någon legering innefattande 10 7 511962 nickel, krom, volfiam eller kobolt. Företrädesvis innefattar elementet 4 rostfritt stål.

Elektrodema la, lb klämmer ihop plåtama 22, 23 och en ström leds genom elektro- derna la, lb så att ett punktsvetsfórband bildas mellan kopparplåten 23 och den rost- fiia plåten 22.

Elementet 4 som placeras mellan den första elektroden 1 och kopparplåten 23 utgörs enligt utforingsformen i fig. 11 av en till elektrodkäman 2 anordnad spets 4. Spetsen 4 kan enligt utfiáringsfonnen vara förbunden med elektrodkäman 2 medelst press- ning, slaglödning eller friktionssvetsning. Altemativt kan hela elektroden 1 bestå av koppar och organet 24 placeras som en separat del mellan den första elektroden la och kopparplåten 23. Elementet kan då utgöras av en plåtbit eller ett band (inte vi- sat).

Claims (4)

Û/ 511 vo2 Patentkrav

1. Förfarande för att framställa en elektrod (1) for motståndssvetsníng, innefattande stegen att en elektrodkäma (2) av ett första material och som uppvisar en ände (3) friktionssvetsas med änden (3) till ett element (15, 19) av ett andra material med en högre resistivitet än det första materialet, kännetecknat av att elementet (15, 19) innefattar en bricka (15) eller ett band, som placeras på ett underlag (16), vilket underlag (16) innefattar en fördjupning (24) med en radie R, varefter brickan (15) eller bandet fiiktionssvetsas på elektrodkärnans (2) ände (3), så att elektrodkämans (2) ände (3) erhåller en spets med radien r, vilken motsvarar fördjupningens (24) radie R.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att vid friktionssvetsningen pressas elektrodkärnan (2) mot brickan (15) eller bandet och bringas att rotera relativt brickan (15) eller bandet.

3. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att vid fiiktionssvetsningen pressas underlaget (16) och därmed brickan (15) eller bandet mot elektrodkäman (2) och bringas att rotera relativt elektrodkäman (2).

4. Förfarande enligt krav 2 eller 3, kännetecknat av att elektrodkärnans (2) ände (3) och brickan (15) eller bandet bearbetas efter friktionssvetsningen, så att elektrodkäman (2) avsmalnar koniskt i riktning mot spetsen (4).