用于将焊接部件焊接到构件上的方法以及焊接部件的应用技术

本发明专利技术涉及一种用于将焊接部件(10、10A)焊接到构件(30)上的方法，该方法作为提升引弧焊接借助直流电实施，包括预电流阶段(41、51)，在其中在接负极的焊接部件(10、10A)和构件(30)之间形成电弧(L)，和随后的、用于熔化接合位置处的材料的主电流阶段(52、42)，所述焊接部件(10、10A)a)包括一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球(1)，或b)通过将一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球(1)与一个连接元件焊接形成。本发明专利技术还涉及一种焊接部件在该方法中的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将焊接部件焊接到构件上的方法以及焊接部件的应用
本专利技术涉及一种用于将焊接部件焊接到构件上的方法以及焊接部件在焊接方法中的应用。
技术介绍
由文献DE102015211814A1中已知一种用于将球焊接到构件上的方法。该方法基于电阻焊接的原理进行，即，将球压到构件上并施加电压，从而电流在球和构件之间流动。这导致在接触部位的区域中的材料熔化并且球与构件焊接。如果要在汽车制造中使用这种球-构件连接，则接合过程的低公差必不可少。尤其是对于大批量生产中的批量应用而言重要的是，焊接连接具有所需的强度并且能够可靠复制地制造。大批量生产中的接合过程优选在自动化生产过程中进行。在此希望不仅对于一个批次的焊接部件实现接合过程的可靠性，而且也能在批次改变之后保持这种可靠性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的任务在于提供一种大批量制造球-构件连接的可能性。该任务通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求12和13的焊接部件的应用得以解决。从属权利要求和下述说明给出其它有利实施方式。根据本专利技术的方法涉及一种用于借助直流电实施提升引弧焊接的方法，在其中将焊接部件焊接到构件上。为此将焊接部件放置在构件上的接合位置处。在预电流阶段中接通较低的预电流，该预电流流过焊接部件和构件。焊接部件从构件上移开直至预定距离。由此形成弱电弧。接下来是主电流阶段，在其中将预电流提高到主电流(焊接电流)。所产生的焊接电弧使焊接部件和构件的材料至少部分熔化。为了结束该过程，将焊接部件下降到构件上或使其沉入构件中少许距离并关断电流。熔化的材料冷却至形成材料锁合的焊接连接。在借助直流电进行的提升引弧焊接中，电流的流动方向在此过程中不改变。现在根据本专利技术将焊接部件接负极。在此，对于根据本专利技术的焊接过程而言重要的是，焊接部件包括一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球形成或焊接部件通过将一个这样的球与一个连接元件焊接形成。这种焊接部件因此具有由镀锌球形成的球形区段。在随后的提升引弧焊接方法中，在构件与球之间或在构件与焊接部件的由球形成的球形区段之间形成焊接连接。如果焊接部件是通过焊接方法将一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球焊接到连接元件上形成的，则连接元件例如可以是销栓、螺栓、铆钉或类似物。在一种优选实施例中，焊接部件是双球，其通过将一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球与另一个球、优选相同类型的球焊接而成。为了制造焊接部件可使用不同类型的焊接方法、如激光焊接或提升引弧焊接。所述球由材料C10C制成，该名称表示材料编号为1.0214的优质钢。基础材料化学成分的评估根据DINEN10263-2进行。圆度的表示与DIN5401一致。球表面镀锌后，球的圆度为G500。在由锌层形成的球表面下方，在球中仅允许存在最大尺寸为10微米的锌夹杂物。为了确保这一点有利的是，材料C10C具有根据DIN10247/2007-07/K3≤15的纯度。此外，在一种优选实施方式中在这方面有利的是，在镀锌之前球的圆度为G100且优选最大粗糙度为Ra＝0.1且必要时Ra＝0.06，然后电镀锌。有利的是，镀锌球还应具有220HV10±30的芯硬度和220HV10±30的表面硬度。在焊接过程期间，镀锌球的圆顶形表面或焊接部件的球形区段朝向构件。可以预见，不受控制且随机在圆顶表面上移动的电弧将导致焊接过程难以监控和难以控制。但实验已令人惊讶地表明，当在所描述的直流电提升引弧方法中使用上述焊接部件时实现易于控制的焊接过程，其具有复制性高和焊接结果强度高的特点。可推测尤其是电弧在焊接部件圆顶形表面上的随机移动与焊接电流的流动方向、球的圆度和基础材料以及锌夹杂物尺寸的限制相结合使锌在不发生爆炸式锌爆发(Zinkeruptionen)的情况下完全或飞溅极小地燃耗且基础材料均匀地熔化，由此又增加了焊接连接的强度。焊接结果的质量也可在针对不同生产批次的球的试验中得到证明。只要球满足上述要求，即使批次变化也无需或仅需在很小的范围内调整焊接参数。因此所描述的焊接方法尤其适合于车辆制造中的(大)批量使用。如果镀锌球的锌层厚度在6至12微米范围内，则可更大程度地观察到上述有利效果。在使用具有这种锌层厚度的球时，可产生强度满足车辆制造要求的焊接连接。原则上可将焊接部件焊接到任何基于其材料组成适合于与上述镀锌球焊接的构件上。但特别优选将焊接部件焊接到板材构件上、尤其是钢板构件上。由具有腐蚀保护层的钢板、如镀锌钢板制成的构件也应视为钢板构件。钢板的厚度优选可在0.5mm至3mm的范围内。特别优选构件是机动车的车身构件，尽管所述方法和应用不应局限于这种构件。焊接到构件上的焊接部件随后例如可用于定向、临时固定或永久固定其它构件、如车身(附加)部件。可借助技术人员已知的提升引弧焊接装置来实施提升引弧焊接方法。在一种实施方式中，这样实施提升引弧焊接，即在主电流阶段中预定一个唯一的主电流值。更具体地说，焊接电流在主电流阶段开始时升高到预定主电流值并且在焊接结束时才再次降低。主电流阶段持续预定的焊接时间。这种方法实施方式在下文被称为“单一主电流阶段-焊接”并且特别有利于将焊接部件焊接到厚度在0.7mm至1.5mm之间的范围内的构件上或将双球焊接到构件上。为了焊接包括上述球的焊接部件，一种已证明是特别有利的方法实施方式在于，主电流阶段具有三个连续的主电流子阶段，在其中分别使用不同的主电流值。在预电流阶段之后是第一主电流子阶段，在其中设置第一主电流值。接下来是第二主电流子阶段，在其中设置与第一主电流相比减小的第二主电流值。在第二主电流子阶段之后是第三主电流子阶段，在其中设置低于第一主电流值且高于第二主电流值的第三主电流值。三个主电流子阶段在此具有不同的任务。在第一主电流子阶段中使用相对高的第一主电流值，以汽化锌和可能存在于球中的锌夹杂物。这相对快地进行，因此第一子阶段的焊接时间可选择得较短。为了避免在第一主电流子阶段中形成的基础材料熔体过热，在第一主电流子阶段之后是具有低的第二主电流值的第二主电流子阶段。但第二主电流值仍比预电流阶段中的预电流值高得多、例如是其两倍。如果第二子阶段仅具有较短的持续时间，就已经可避免过热。在随后的第三主电流子阶段中，引入焊接所需的焊接能量。相应地主电流值再次增加，但未达到第一主电流子阶段的值。第三主电流子阶段具有这三个主电流子阶段中最长的持续时间。对于具有三个主电流子阶段的方法实施方式而言已证明特别有利的是，第一、第二和第三主电流值以及子阶段的相配持续时间位于下述值范围内。该说明涉及参考主电流值和参考时间。参考主电流值和参考时间是指对于相同焊接部件与相同构件的“单一主电流阶段焊接”所确定并用于实现预期焊接的主电流值和焊接时间。与所述参考值相比，第一主电流值应优选为参考主电流值的130％至150％、尤其是140％，并且第一主电流子阶段的持续时间应优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于将焊接部件(10、10A)焊接到构件(30)上的方法，该方法作为提升引弧焊接借助直流电实施，包括：/n-预电流阶段(41、51)，在该预电流阶段中在接负极的焊接部件(10、10A)和构件(30)之间形成电弧(L)，和/n-随后的、用于使在接合位置处的材料熔化的主电流阶段(52、42)，/n所述焊接部件(10、10A)/na)包括一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球(1)，或/nb)通过将一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球(1)与一个连接元件焊接形成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180123 DE 102018201000.51.用于将焊接部件(10、10A)焊接到构件(30)上的方法，该方法作为提升引弧焊接借助直流电实施，包括：
-预电流阶段(41、51)，在该预电流阶段中在接负极的焊接部件(10、10A)和构件(30)之间形成电弧(L)，和
-随后的、用于使在接合位置处的材料熔化的主电流阶段(52、42)，
所述焊接部件(10、10A)
a)包括一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球(1)，或
b)通过将一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球(1)与一个连接元件焊接形成。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接部件(10A)构造为双球，该双球通过将一个由C10C制成的、圆度为G500且球表面下方可能的锌夹杂物的尺寸最大为10微米的镀锌球(1)与第二个这样的球(1)焊接形成。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述镀锌球(1)的材料C10C具有根据DIN10247/2007-07/K3≤15的纯度。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，作为镀锌球(1)使用这样的球，其在涂层以形成锌层之前具有圆度G100。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述镀锌球(1)的锌层厚度在6至12微米的范围内。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述构件(30)是钢板构件。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述构件(30)是机动车的车身构件。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在所述主电流阶段(42)期间预定一个唯一的主电流值(IH)并且主电流阶段持续预定的焊接时间(t40)。


9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述焊接部件(10)包括镀锌球(1)并且
主电流阶段(52)...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·克里普尔，T·库尔特，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE