力/路徑/時(shí)間特性線(實(shí)線)和電流/路徑/時(shí)間特性線(虛線)。沖頭12的時(shí)間或者路徑被定性地施加在X軸上。
[0061]在步驟II中，沖頭12在連接方向S經(jīng)由作用在沖頭12上的驅(qū)動(dòng)器16和力F移動(dòng)，(因此會(huì)增加)。這可以在圖2中連續(xù)地上升的力特征線上看出?；蛘?，組合的設(shè)置焊接裝置10的控制系統(tǒng)基于在力特性線中明確的力增加也能夠記錄步驟II的開始，而在步驟I中先前僅僅看到的無關(guān)緊要力的發(fā)展。根據(jù)至少一個(gè)第一材料層A的強(qiáng)度，進(jìn)入其中的焊接輔助連接件應(yīng)該被驅(qū)動(dòng)或獨(dú)立設(shè)置，力Fa以及時(shí)間跨度t八優(yōu)選地通過控制/調(diào)整設(shè)備20指定，其中，初始力FaS當(dāng)施加到焊接輔助連接件。初始力優(yōu)選位于FA>5kN，進(jìn)一步優(yōu)選地為>8KN。選擇初始力Fa和時(shí)間跨度t A，以使設(shè)置過程能在材料層A、B的壓在一起的封包中發(fā)生。膠也可以在材料層A、B之間被取代或分布。無關(guān)緊要的力發(fā)展因此不會(huì)發(fā)生，而是相對(duì)地較陡的力增加，如由在圖2和圖3中的力特性線示出。
[0062]此外，初始力Fa是足夠大，以使焊接輔助連接件的第一滲透進(jìn)入材料層A發(fā)生。具有力傳感器32的沖頭力的測(cè)量?jī)?yōu)選地直接執(zhí)行在沖頭12上或者間接地執(zhí)行在對(duì)置支撐件14上。然后力的記錄發(fā)生在記錄設(shè)備30中以及力的評(píng)估發(fā)生在力的評(píng)估設(shè)備40中。
[0063]步驟III描述了焊接輔助連接件的設(shè)置階段，其中焊接輔助連接件被驅(qū)動(dòng)或者獨(dú)立地設(shè)置到至少一個(gè)材料層A中。A在步驟II和步驟III之間流動(dòng)過渡發(fā)生而不中斷該連續(xù)的連接方法。在設(shè)置階段，沖頭力根據(jù)圖2中力特性線首先甚至設(shè)置到其最大值。還優(yōu)選的是沖頭力連續(xù)地增加，只要焊接輔助連接件進(jìn)入材料層A的驅(qū)動(dòng)同時(shí)發(fā)生。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的可替代方法，設(shè)置力增大到最大值FA并且然后再次連續(xù)地降低。力特性線可取決于材料層A的材料以及螺柱狀焊接輔助連接件的形狀來調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)焊接輔助連接件的最優(yōu)化插入。
[0064]為了支持設(shè)置過程，電流I由加熱設(shè)備70或者焊接設(shè)備50在焊接輔助連接件和導(dǎo)電材料層A、B (在圖2和圖3中見圖片b)中經(jīng)由沖頭12和對(duì)置支撐件14產(chǎn)生?；诓牧蠈覣和焊接輔助連接件的材料部分以及基于相應(yīng)的初步測(cè)試(見上文)，電流I為足夠大，以使因此在焊接輔助連接件中產(chǎn)生熱并且在材料層A中產(chǎn)生材料的軟化，優(yōu)選地在焊接輔助連接件的尖端面積和/或軸面積。然而，焊接輔助連接件和鄰近材料層A、B的材料沒有通過在焊接輔助連接件中的該熱供應(yīng)足夠地加熱并且因此在該接頭區(qū)域用于材料損壞，材料的轉(zhuǎn)換接頭或者熔化阻礙設(shè)置發(fā)生在接頭區(qū)域中。
[0065]在焊接輔助連接件中產(chǎn)生的熱還發(fā)散到材料層A、B鄰近面積。根據(jù)進(jìn)一步的可替代方法，通過在材料層A中流過的電流產(chǎn)生熱，根據(jù)另一附加的或者可替換的方法，焊接輔助連接件和材料層A的子面積由獨(dú)立可選的熱源通過附加的間接加熱而加熱。以這種方式，材料層A的軟化也在焊接輔助連接件的設(shè)置階段期間發(fā)生。該熱負(fù)荷促進(jìn)在材料層A的焊接輔助連接件的設(shè)置，以使沖頭的力F因此是有利的并且優(yōu)選地減少，特別是連續(xù)地減小。
[0066]由于沖頭12的力Fm和熱通過電流I m在設(shè)置過程中互補(bǔ)，F(xiàn) m優(yōu)選地以恒定的電流強(qiáng)度Im (備選I)減少?？商娲夭⑶覂?yōu)選地，沖頭力Fm和電流強(qiáng)度I m被降低到幾乎恒定的值，以使它們一起形成最佳補(bǔ)償設(shè)置負(fù)載用于焊接輔助連接件(備選3)。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的可替代方法，在焊接輔助連接件中僅僅產(chǎn)生相對(duì)較小的電流，以使焊接輔助連接件在具有進(jìn)一步幾乎恒定的沖力F(未示出)中被驅(qū)動(dòng)。
[0067]此外，優(yōu)選地以電流I的函數(shù)方式調(diào)節(jié)沖頭的力F。在這種方式中，輸入到焊接輔助連接件的最佳的能量也是可調(diào)節(jié)的用于在至少一個(gè)材料層A中設(shè)置而有利地影響焊接輔助連接件的材料和/或材料層A的材料(備選2)(見在圖2和圖3中的階段III)。
[0068]—旦焊接輔助連接件的材料以及優(yōu)選地材料層A的材料通過提供的熱已經(jīng)充分地軟化，則焊接輔助連接件的塑料重塑階段在設(shè)置過程(步驟IV)期間發(fā)生。也僅僅為了軟化材料層A，如果通過電流提供的熱或者產(chǎn)生的熱量足夠的大，重塑階段同時(shí)發(fā)生在焊接輔助連接件上或者在至少一個(gè)材料層A中。這也適用于由非導(dǎo)電或者導(dǎo)電材料制成的材料層A時(shí)的情況。焊接輔助連接件和材料周圍層A的互補(bǔ)形狀至少在軸面積中源于上述至少一個(gè)材料層A的同時(shí)塑料重塑并且還將焊接輔助連接件繞它變形。
[0069]歸因于軟化的材料在焊接輔助連接件的設(shè)置過程期間已經(jīng)在材料層A中，產(chǎn)生螺柱狀焊接輔助連接件的尖端面積的鈍化。當(dāng)焊接輔助連接件在材料層A中的設(shè)置過程已經(jīng)接近完成(見圖2中的圖片C)，重塑階段甚至繼續(xù)。同時(shí)沖頭12繼續(xù)將力施加到焊接輔助連接件，軟化的焊接輔助連接件擊中第二材料層B并且在那里壓縮幾乎無穿透，但是具有相應(yīng)的緊密接觸。焊接輔助連接件的尖端面積的壓縮并且優(yōu)選地軸的壓縮導(dǎo)致在焊接輔助連接件和材料層B之間的接觸面積的擴(kuò)大。該接觸面積的擴(kuò)大用來準(zhǔn)備后續(xù)焊接輔助連接件與由可焊接材料制成的材料層B或者具有由可焊接材料的材料層B的焊接。同時(shí)，焊接輔助連接件的軟化材料能夠在壓縮期間在焊接輔助連接件的軸面積中優(yōu)選地徑向地展開，以使焊接輔助連接件能夠進(jìn)一步徑向地插入材料層A。用這種方式，可靠的形式且優(yōu)選地壓力配合和/或焊接輔助連接件的底切支撐連接在焊接輔助連接件和至少一個(gè)材料層A之間的連接面積上形成。一旦焊接輔助連接件的頭部依靠在材料層A上，該過程優(yōu)選地結(jié)束。
[0070]在該連接中，還可以設(shè)想不使焊接輔助連接件插入至少一個(gè)材料層A內(nèi)太深，直到焊接輔助連接件的頭部依靠在它上面為止。例如，假設(shè)焊接輔助連接件的頭部滿足一定的緊固功能，它這樣可以是有利的:頭部與至少一個(gè)材料層A的頂端具有一定的距離。另一種選擇是，螺柱狀焊接輔助連接件不具有在軸直徑上徑向地延伸的頭部，以使它不能依靠在材料層A上，而是嵌入地插入。此外，頭部突起用來使附加的材料可用于后續(xù)焊接過程。通過焊接輔助連接件在焊接期間進(jìn)一步的設(shè)置，該材料體積提供用于在焊點(diǎn)熔核中填充氣隙并且置換到潛在的中空空間。歸因于移動(dòng)的材料，這種可選地支撐與附加表面連接件的連接。
[0071]為了使接頭區(qū)域與焊接輔助連接件以及至少一個(gè)材料層A不過熱，優(yōu)選地已經(jīng)斷開電流并且因此在焊接輔助連接件的壓縮或者獨(dú)立地重塑期間將熱供給到接頭區(qū)域。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)在材料中的熱足以完成焊接輔助連接件的設(shè)置過程。通過斷開電流或供熱，焊接輔助連接件和鄰近材料層A的材料可選地冷卻，以使在后續(xù)焊接期間不會(huì)發(fā)生過熱。例如，因此主要避免了焊接飛濺。
[0072]在可選步驟V中，產(chǎn)生電流峰值Ip以在焊接輔助連接件和第二材料層之間的接觸表面處產(chǎn)生臨時(shí)加熱時(shí)刻。借助于該加熱時(shí)刻，在焊接輔助連接件和材料層B之間的接觸表面上的潛在的污染被消除了，優(yōu)選地被燒掉了。
[0073]歸因于前面的設(shè)置過程，材料層A、B進(jìn)行互連并且焊接輔助連接件通過沖頭12和/或壓緊裝置NH保持有一定的夾緊力。在連續(xù)的連接方法中，焊接輔助連接件與材料層B的焊接基于已知的點(diǎn)焊方法按以下步驟V1-1X發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中，焊接設(shè)備50對(duì)在沖頭12和對(duì)置支撐件14處的這種電流進(jìn)行調(diào)整，其減少并且穩(wěn)定在沖頭12和焊接輔助連接件之間的邊界表面處的電阻，焊接輔助連接件和材料層B也在材料層B和對(duì)置支撐件14之間達(dá)到恒量和低值。在這個(gè)系列中的多個(gè)單獨(dú)焊接點(diǎn)的可復(fù)制性因此優(yōu)選地提高。電流因此從約2kA增加到了 5-10kA。從而調(diào)整電流強(qiáng)度，其位于稍低于焊接輔助連接件和材料層B的材料的熔化的電流值，該熔化正好發(fā)生在焊接輔助連接件和第二材料層B之間的接觸表面。該電流通常維持1-1OOms的時(shí)段。這確保了設(shè)置電阻的低值。激活的高電流強(qiáng)度導(dǎo)致可調(diào)節(jié)并且因此優(yōu)選地可控制和/或可調(diào)整電流流過的面積，以使沖頭12和焊接輔助連接件之間的接觸以及對(duì)置支撐件14和鄰近材料層B之間的接觸進(jìn)一步優(yōu)選地被提高和穩(wěn)定。為了減少，如果適用的話，通過電流流過的面積的熱負(fù)載用于最佳的以下焊接過程，根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的可替代的方法并且可選地臨時(shí)地?cái)嚅_或者減少該電流。然而，這不阻礙針對(duì)性的更低電阻值(見上文)。
[0074]在隨后的步驟VII中，焊接設(shè)備50激活了大約15-50kA (優(yōu)選地20_40kA)的電流強(qiáng)度，其經(jīng)由焊接變壓器60在臨時(shí)性短電流增加階段，比起先前激活的的電流較高。該電流強(qiáng)度特別在5-20ms的間隔來實(shí)現(xiàn)。
[0075]通過在步驟VII中的電流步驟到電流強(qiáng)度開始形成焊點(diǎn)熔核SL，其位置于明顯高于以下值:在該值處材料的熔化發(fā)生在焊接輔助連接件和材料層B之間的接觸表面上。電流步驟與初始焊接脈沖是相當(dāng)?shù)?，由此接頭熔化和轉(zhuǎn)換被觸發(fā)在焊接輔助連接件和材料層B之間的接觸表面面積中。由于焊接輔助連接件已經(jīng)幾乎沒有設(shè)置在材料層B中，焊點(diǎn)熔核SL的形成在相對(duì)于材料層B的厚度首先發(fā)生在表面上或者優(yōu)選地在上部第三個(gè)，在連接方向上可見。焊點(diǎn)熔核SL因此優(yōu)選地以平面的方式設(shè)計(jì)并且繞焊接輔助連接件的軸的壓縮尖端面積以徑向伸展延伸。歸因于焊接輔助連接件到材料層B的不明顯的低滲透深度，相對(duì)于焊接輔助連接件的軸與其徑向擴(kuò)展相比，焊點(diǎn)熔核SL不會(huì)導(dǎo)致主要的軸向延伸。
[0076]焊接電流產(chǎn)生焊點(diǎn)熔核SL用于保持5-60ms (優(yōu)選地10-50ms)的時(shí)段，以便在其形狀上形成焊點(diǎn)熔核SL。電流強(qiáng)度設(shè)置在10-50kA的范圍。焊接參數(shù)電流和焊接持續(xù)時(shí)間取決于材料層A、B的材料、焊接輔助連接件的材料以及材料層A、B的厚度和焊接輔助連接件的尺寸來設(shè)置。相應(yīng)的初步試驗(yàn)(見上文)優(yōu)選遞送用于焊接的材料-和尺寸-調(diào)整后的力和電流特性線。為了提高在成批生產(chǎn)中多個(gè)焊點(diǎn)的再現(xiàn)性，在之前的過程部分中接收到的參數(shù)值也可被比較地評(píng)估。
[0077]與步驟VII相比，借助于減少的電流強(qiáng)度，焊點(diǎn)熔核SL的尺寸優(yōu)選地在步驟VIII中設(shè)置。電流強(qiáng)度Ivil從步驟VII位于電流強(qiáng)度IVII以下并且從步驟VI開始位于電流強(qiáng)度Ivi以上。取決于以上已經(jīng)論述的材料組合以及當(dāng)前材料層厚度和焊接輔助連接件的尺寸，電流強(qiáng)度Ivm作用于整個(gè)15-300ms時(shí)段(優(yōu)選地25_250ms)。
[0078]電流在步驟IX中優(yōu)選地移動(dòng)到零。這可以連續(xù)地或者以關(guān)機(jī)程序發(fā)生。因此沒有進(jìn)一步的熱供應(yīng)發(fā)生在接頭區(qū)域，使得焊接輔助連接件和鄰近的材料層A、B冷卻下來。在冷卻階段，夾緊力FIX以恒定的值保持或者優(yōu)選地增加。在沖頭12和對(duì)置支撐件14之間的夾緊力的增加支撐在焊接區(qū)域中的接頭形成以便獲取可靠的連接(在圖2中(見圖片e) ο
[0079]最后，沖頭12從材料層A、B的堆疊移開，以便除去具有接頭的材料層A、B。
[0080]經(jīng)鑒定，在材料層A、B的堆疊中的分力能夠?qū)е聸_頭力的歪曲，電阻以及附加的處理參數(shù)。在材料層A、B中，通過材料層A、B之間的粘合劑的粘彈特性或者通過在材料層A、B之間的雜質(zhì)，分力根據(jù)位置偏差發(fā)生。這些分力導(dǎo)致力經(jīng)由沖頭12通過控制/調(diào)整設(shè)備20激活，比指定的更低。然而，過低的沖頭12的連接力影響要建立的連接的質(zhì)量。過低的沖頭力導(dǎo)致例如在焊接期間增加不利的焊接飛濺物的可能。因此，優(yōu)選地，激活的電流值與在自適應(yīng)力調(diào)整的構(gòu)件內(nèi)在評(píng)估設(shè)備40中確定通過力傳感器32和力校正值測(cè)量的實(shí)際上出現(xiàn)的力值相比較。這個(gè)修正值經(jīng)由控制/調(diào)整設(shè)備20傳送到?jīng)_頭12的驅(qū)動(dòng)器16，以便實(shí)現(xiàn)焊接過程需要的激活力。
[0081]根據(jù)圖3中示意性地表示方法的流動(dòng)，設(shè)置焊接輔助連接件并且借助于壓緊裝置NH進(jìn)行焊接。該壓緊裝置NH優(yōu)選用來施加機(jī)械夾緊力用于固定