【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及用于建立材料連接、特別是在上接合件與下接合件之間建立焊接連接的方法。此外，本專利技術涉及該方法用于在難以接近的焊接位置處產生材料連接、特別是焊接連接的用途。
技術介紹
1、燃料電池的核心部件是燃料電池堆，在燃料電池堆中氧氣與氫氣之間發生化學反應，從而產生電流。電池堆可以由數百個單電池組成，而這些單電池又由堆疊的陽極片、膜電極單元和陰極片組成。由陽極片和陰極片構成的連接件形成雙極板。雙極板的主要任務是引導和分離氫氣、空氣和冷卻介質，例如以水/乙二醇混合物為代表的冷卻介質。就燃料電池的性能而言，應以雙極板內的最小電阻為目標。電接觸以這樣的方式進行：通常在有源區域中利用短激光焊縫連接燃料電池的陽極片和陰極片，以便在陽極片與陰極片之間實現盡可能小的接觸電阻。有源區域的通道結構通常通過諸如沖壓的成形工藝來制造。理論上，在激光焊接時，頂部的片材被焊透，以便焊接到下面的片材或者同時將其焊透以建立電接觸。由此帶來了由于出現缺陷部位而可能發生向上或向下泄漏的風險。為了在陽極片和陰極片的端口的各種介質之間進行向外和向內的密封，通常使用激光束焊接來實現密封。這需要復雜的壓緊工具來確保陽極片與陰極片之間的無間隙接觸，因為否則可能會發生泄漏。在電阻焊期間，在流場和/或有源區域中實現電連接。
2、在電阻焊期間，在片材之間產生接合連接，而熔體不會到達頂部或底部。這是因為在陽極片與陰極片之間的接觸面處的歐姆電阻大于流經的部件中的歐姆電阻，因此最大比例的能量在該部位處轉化為熱量并產生熔體。因此可以通過該方法避免泄漏部位。此外，電極向部件
3、de?10?2019?210?633?a1涉及一種用于由多個以堆疊形式布置的部件制造燃料電池的分配器結構、特別是雙極板的方法。在此，可以使用電阻焊將分配器結構(特別是雙極板)的部件、即陰極結構、隔板和陽極結構在一個工序中以材料連接的方式彼此連接。此外，可以并行建立多個焊縫或焊點，以便特別是在批量生產中實現短循環時間。
4、de?10?2010?007?705?a1涉及一種用于制造燃料電池的雙極板的方法。在此，各個板通過釬焊以材料連接的方式彼此連接，以避免激光或電阻焊等其他工藝的缺點，例如較長的生產時間和生產成本或局部溫度負荷，其可能會導致雙極板的損壞。
5、de?10?2022?204?913.6涉及一種用于制造雙極板的方法。根據該解決方案，根據以下方法步驟加工燃料電池的陽極片和陰極片：在陽極片和/或陰極片中進行第一沖壓步驟以形成具有盡可能大的圓角的通道，從而產生第一通道深度。在隨后的再沖壓步驟中，在具有所需通道深度的陽極片和/或陰極片中產生減小的半徑和所需的通道深度以及平坦區域。通過沖壓工具的合適設計，當執行第一沖壓步驟時，在陽極片和/或陰極片中以第一通道深度保留凸起。通過電阻焊在陽極片與陰極片之間的凸起處產生焊接點。然后形成接合縫以確保陽極片與陰極片之間的密封性。所提出的方法用于制造包括至少一個陽極片和至少一個陰極片的雙極板。
技術實現思路
1、根據本專利技術，提出了用于建立材料連接、特別是焊接連接的方法，其中，在上接合件與下接合件之間形成焊接連接，并且在此執行以下方法步驟：
2、a)將具有基本上平坦的接觸側的上接合件布置在具有凸起的下接合件的上方；
3、b)通過承載和支撐結構支撐根據方法步驟a)的布置；
4、c)將點狀的、平坦的焊頭定位在上接合件與下接合件之間的接觸區的上方；以及
5、d)在接觸區內產生材料連接。
6、通過根據本專利技術提出的解決方案可以在相對不易接近的焊接位置實現材料連接、特別是焊接連接，因為點狀的、平坦的焊頭具有相對小的尺寸，并且也可以在x/y/z坐標系內實現短的行進距離。
7、在根據本專利技術提出的方法的有利改進方案中，點狀的、平坦的焊頭包括第一間隙電極和第二間隙電極，所述第一間隙電極和第二間隙電極通過兩個間隙電極共用的致動器單元移動。
8、在根據本專利技術提出的方法的有利改進方案中，利用壓緊力使點狀的、平坦的焊頭貼靠到上接合件上。由此確保了由于持續的壓緊力而在上接合件與下接合件之間的接觸區中不留有間隙，從而避免了氣穴并且能夠產生高質量的材料連接、特別是焊接連接。
9、在根據本專利技術提出的方法的有利改進方案中，通過壓緊力使上接合件和下接合件在接觸區內彼此貼靠。
10、在根據本專利技術提出的方法中，使點狀的、平坦的焊頭的間隙電極之間的間隙最小化。以有利的方式選擇間隙寬度，使得該間隙寬度在0.1mm與0.5mm之間。間隙電極相對于彼此在此范圍內進行調整。
11、在根據本專利技術提出的方法中，在執行方法步驟d)的期間對點狀的、平坦的焊頭的間隙電極施加壓緊力并維持持續的電流。由此可以產生不含氣穴的材料連接、特別是焊接連接。
12、在根據本專利技術提出的方法中，點狀的、平坦的焊頭通過致動器單元移動，使得可以執行單點焊接，也可以連續或不連續地產生焊縫。緊湊構造的焊頭可以利用致動器單元在x/y/z坐標系內移動，使得還可以到達難以接近的焊接位置，因為點狀的、平坦的焊頭的尺寸保持得非常緊湊。
13、在根據本專利技術提出的方法中，待以材料連接的方式彼此接合的接合件中的下接合件在凸起或突出部的區域中形成的材料厚度小于下接合件在其未變形的區域中的材料厚度。
14、在根據本專利技術提出的方法中，上接合件的第一材料厚度與下接合件的第二材料厚度的比率基本上在1:2的范圍內。待彼此接合的上接合件和下接合件的厚度比很重要，因為引入焊接電流的上置的接合件必須設計得比下置的接合件更薄，以便熱量在此集中產生并實現足夠短的時間周期，焊接連接在該時間周期內形成。
15、此外，本專利技術涉及所述方法的用途，用于產生材料連接，特別是在難以接近的焊接位置處產生焊接連接。
16、本專利技術的優點
17、借助根據本專利技術提出的方法，可以通過待彼此接合的接合件的凸起和扁平支承面來產生材料連接、特別是點焊，為此使用基本上點狀的、平坦的點電極。由此可以針對難以接近的或具有復雜的接合幾何形狀的、待彼此接合的接合件連續或不連續地產生單點焊接部或焊道，因為可以使用具有相對緊湊尺寸的焊頭。
18、此外，通過根據本專利技術提出的方法可以避免使用具有相對較大的外部尺寸的、扁平的電極。通過根據本專利技術提出的方法，可以極大地簡化焊接裝置的復雜性，因為針對所使用的相對扁平的電極，電流集中可以產生在凸起處，即，產生在上接合件和下接合件的接觸區的區域中。所使用的點狀的、平坦的焊頭需要明顯更小的接觸區域。通過根據本專利技術提出的方法可以顯著減少建立焊接連接所需的空間。點狀的、平坦的焊頭內彼此組合的兩個本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.用于建立材料連接、特別是上接合件(52)與下接合件(54)之間的焊接連接的方法，所述方法具有以下方法步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述點狀的、平坦的焊頭(64)包括第一間隙電極(36)和第二間隙電極(38)，所述第一間隙電極和第二間隙電極通過兩個間隙電極(36、38)共同的致動器單元(42)移動。
3.根據權利要求1和2所述的方法，其特征在于，利用壓緊力(72)使所述點狀的、平坦的焊頭(64)貼靠到所述上接合件(52)上。
4.根據權利要求1至3所述的方法，其特征在于，通過所述壓緊力(72)使所述上接合件(52)和所述下接合件(54)在所述接觸區(70)內彼此貼靠。
5.根據權利要求1至4所述的方法，其特征在于，使所述點狀的、平坦的焊頭(64)的間隙電極(36、38)之間的間隙(40)最小化，并且使所述間隙電極(36、38)之間的間隙寬度(40)處于0.1mm與0.5mm之間。
6.根據權利要求1至5所述的方法，其特征在于，在方法步驟d)期間，對所述點狀的、平坦的焊頭(64)的間隙電極(36、38
7.根據權利要求1至6所述的方法，其特征在于，所述致動器單元(42)以進行單點焊接的方式或者以連續或不連續地產生焊縫的方式控制所述點狀的、平坦的焊頭(64)。
8.根據權利要求1至7所述的方法，其特征在于，所述下接合件(54)在所述凸起/突出部(56)的區域中形成的材料厚度(60)小于所述下接合件(54)在未變形區域(62)中的材料厚度。
9.根據權利要求1至8所述的方法，其特征在于，所述上接合件(52)的第一材料厚度(76)與所述下接合件(54)的第二材料厚度(78)的比率基本上是1:2的數量級。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法的用途，用于產生材料連接，特別是在難以接近的焊接位置處產生焊接連接。
...【技術特征摘要】
1.用于建立材料連接、特別是上接合件(52)與下接合件(54)之間的焊接連接的方法，所述方法具有以下方法步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述點狀的、平坦的焊頭(64)包括第一間隙電極(36)和第二間隙電極(38)，所述第一間隙電極和第二間隙電極通過兩個間隙電極(36、38)共同的致動器單元(42)移動。
3.根據權利要求1和2所述的方法，其特征在于，利用壓緊力(72)使所述點狀的、平坦的焊頭(64)貼靠到所述上接合件(52)上。
4.根據權利要求1至3所述的方法，其特征在于，通過所述壓緊力(72)使所述上接合件(52)和所述下接合件(54)在所述接觸區(70)內彼此貼靠。
5.根據權利要求1至4所述的方法，其特征在于，使所述點狀的、平坦的焊頭(64)的間隙電極(36、38)之間的間隙(40)最小化，并且使所述間隙電極(36、38)之間的間隙寬度(40)處于0.1mm與0.5mm之...
【專利技術屬性】
技術研發人員：B·福洛普，B·科茲馬，
申請(專利權)人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發明
國別省市：
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