CN114786864B - 构件布置结构和用于制造构件布置结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种构件布置结构和其制造方法。构件布置结构具有第一和第二构件，第一和第二构件借助激光角焊缝连接且在两个固定位置处连接，在构件之一上设置突出部，该突出部朝另一个构件的方向伸出且设置和构造成，使得在构件彼此的位置正确的定位时并且通过在固定位置处挤压在一起，第一构件的凸缘区段在激光角焊缝区域中倾斜定位地以构件边缘挤压到第二构件上。固定位置相对于激光角焊缝向后错开到重叠区域中，且至少在各固定位置之间构造连续的粘接区域，第一和第二构件在粘接区域中相互粘接，突出部构造在第一或第二构件中且设置成，使得突出部在两个构件的组装位置中至少以突出部的最大突起比各固定位置更远地与要焊接的构件边缘间隔开。

Description

构件布置结构和用于制造构件布置结构的方法
技术领域
本发明涉及一种构件布置结构和一种用于制造构件布置结构的方法。
背景技术
在激光束焊接中，高的功率密度的调焦的光束指向到接合位置上，由此被照射的材料熔化。通过在激光束和要接合的构件之间的相对运动，熔池运动。冷却的熔体凝固并且将相互焊接的构件材料锁合地连接。在此，激光束焊接的特征在于高的焊接速度和高的构件灵活性。此外，激光束焊接仅需要一侧的构件可接近性。
当激光焊接作为远程激光焊接实施时，能够还进一步提高焊接速度和灵活性。在这里，激光束通过扫描器系统指向到构件上并且引导经过所述构件。扫描器系统允许激光束的单轴或多轴的偏转。通常，远程激光束焊接以相对于焊接位置的例如多于0.4m的大的工作距离进行。基于大的工作距离和高的焊接速度，远程激光束焊接在没有附加材料的情况下进行。由此造成仅小的间隙可桥接性和在技术上的零间隙处进行焊接的必要性。这通常需要耗费的夹紧系统，利用所述夹紧系统将构件在接合位置处相互挤压。
在车身结构中使用的构件此外经常具有抗腐蚀涂层、例如锌镀层。基于所述涂层的低的沸腾温度在焊接期间出现涂层材料的蒸发。在没有用于指向的锌脱气的充分的预防措施的情况下，出现溅液和由此造成的缝缺陷或需要的再加工，这使激光束焊接相对于例如电阻点焊不常用。
基于该问题和激光焊接设备的高的购置费用，激光束焊接在车身结构中至今只节制地使用。
在未在先公开的较旧的德国申请10 2018 128 402.0中说明一种方法，其中，通过将结构性的元件针对性地引入构件的接合区段中，与第二构件的适合激光的夹紧就已经通过构件本身的设计方案是可能的。所述方法以简单的方式能够实现用于制造构件布置结构的激光焊接方法的增加的经济的使用。正是在车身和底板总成的区域中存在如下需求，即将这样的构件布置结构在接合位置处密封，以便排除湿气和腐蚀问题。
发明内容
在该背景下，本发明的任务是，给出如下可能性，即怎样可以以改善的密封并且在使用激光焊接过程的情况下制造改善的构件布置结构。
该任务通过按照本发明的构件布置结构和按照本发明的方法解决，因此，提出一种构件布置结构，所述构件布置结构包括：以重叠布置结构设置的第一构件和第二构件，并且所述第一构件和第二构件借助激光角焊缝连接并且在侧向相对于激光角焊缝错开设置的两个固定位置处连接，其中，在各所述构件之一上设置至少一个突出部，所述突出部朝另一个构件的方向伸出并且设置和构造成，使得在各所述构件彼此的位置正确的定位时并且通过在各所述固定位置处挤压在一起，第一构件的凸缘区段在要构造的激光角焊缝的区域中倾斜定位地以构件边缘挤压到第二构件上，其中，各所述固定位置相对于激光角焊缝向后错开到重叠区域中地设置，并且至少在各所述固定位置之间构造连续的粘接区域，第一和第二构件在所述粘接区域中相互粘接，其中，所述至少一个突出部构造在第一构件中或第二构件中并且设置成，使得所述突出部在所述两个构件的组装位置中至少以所述突出部的最大的突起比各所述固定位置更远地与要焊接的构件边缘间隔开。
给出一种构件布置结构，所述构件布置结构包括第一构件和第二构件，所述第一构件和第二构件作为上板材和下板材以重叠布置结构设置，并且所述第一构件和第二构件借助激光角焊缝连接并且在侧向相对于激光角焊缝错开设置的两个固定位置处连接，其中，在各所述构件之一上设置突出部，所述突出部朝另一个构件的方向伸出并且设置和构造成，使得在所述构件彼此的位置正确的定位时并且通过在各所述固定位置处挤压在一起，第一构件的凸缘区段在要构成的激光角焊缝的区域中倾斜定位地以构件边缘挤压到第二构件上。由此在构造激光角焊缝的位置处一方面制造强迫的零间隙并且此外给出用于焊接过程的脱气空腔。
为了确保构件的改善的密封，现在所述固定位置相对于激光角焊缝向后错开到重叠区域中地设置并且至少在各所述固定位置之间构成连续的粘接区域，第一和第二构件在所述粘接区域中相互粘接。
此外给出用于制造构件布置结构的方法，所述方法具有步骤：
将第一构件和第二构件以重叠布置结构位置正确地定位；
将所述两个构件在至少两个固定位置处挤压在一起并且固定，其中，在各所述构件之间设置的粘合剂将各所述构件在连续的粘接区域中相互粘接，所述粘接区域在各所述固定位置之间延伸，并且在各所述构件之一上设置突出部，所述突出部朝另一个构件的方向伸出并且设置和构造成，使得通过在各所述固定位置处挤压在一起，第一构件的凸缘区段倾斜定位地以构件边缘挤压到第二构件上；在第一构件的构件边缘和第二构件之间构造激光角焊缝。
通过将所述构件在固定位置处固定，之前引入的粘合剂被挤压并且形成连续的胶粘面，所述胶粘面将两个构件在粘接区域中密封地相互粘接。该粘接区域至少在所述两个固定位置之间延伸，但也可以侧向超出固定位置地延伸并且例如沿整个接合凸缘延伸。粘接区域可以例如基本上平行于构件边缘延伸。粘接区域优选不延伸直至到构件边缘处，而是——也如固定位置那样——相对于构件边缘向内向后错开到构件的重叠区域中。
固定位置表示如下位置，在所述位置处，各所述构件彼此固定并且相互夹紧。构件的固定可以例如通过螺栓连接或铆接进行。特别优选所述两个构件在固定位置处通过点焊连接。点焊连接可以优选作为常规的电阻点焊连接构成。电阻点焊基于两侧的力作用特别适合于：补偿在接合时的构件不精确性并且将构件在固定位置处挤压在一起。此外尤其是在车身构件上通常设置多个电阻点。以有利的方式，这些点之中的一些点可以作为固定位置起作用，而其他的电阻点可以通过激光角焊缝代替。电阻点焊作为确立的方法在汽车制造中有利并且过程安全地可实现。
在固定位置处构造的接合连接可以作为单纯的几何点设计，即所述接合连接可以用于构件彼此的几何固定，然而单独不足够用于实现充分的强度。在弹性元件区段上的激光焊缝是熔接焊缝，借助所述熔接焊缝引起构件结合体的充分高的强度。
在本发明的一种设计方案中，所述突出部通过凸缘区段形成，即凸缘区段本身倾斜定位，从而凸缘区段的构件边缘相对于邻接的构件区段朝第二构件的方向伸出。如果构件在固定位置处夹紧，则已经事先在第二构件上放置的倾斜设置的边缘区段较强地夹紧并且保证与处于其下方的构件的接触。凸缘区段可以例如斜面形地朝第二构件的方向伸展。这样的凸缘区段可以例如通过深拉或压花过程构成并且例如已经在制造第一构件时在成形步骤中一同实现。优选作为突出部构成的凸缘区段在粘接区域之前结束。作为突出部构成的凸缘区段可以仅几毫米、例如少于10mm远地从构件边缘延伸到构件内部。
为了产生限定的零间隙，在这里已证实为特别有利的是，构件边缘在凸缘区段的中间区域中最远地伸出。这引起，边缘区段首先在中间的边缘区域中放置在第二构件上。在构件在固定位置处夹紧时，剩余的伸出的边缘也挤压到所述构件上。在这里能够实现在整个斜置的边缘上的特别均匀的支承。
在另一种设计方案中规定，所述至少一个突出部构造在第一或第二构件中并且设置成，使得所述突出部在所述两个构件的组装位置中至少以其最大的突起比固定位置更远地与要焊接的构件边缘间隔开。换句话说，固定位置比突出部的最高的突起更靠近构件边缘地设置。由此实现，在构件在固定位置处挤压在一起时，上板材或者说第一构件以其构件边缘翻转到下板材或者说第二构件上，由此邻接到要焊接的构件边缘上的凸缘区段又与第二构件成倾斜的角度地设置，并且构件边缘同时以限定的零间隙挤压到所述第二构件上。
为了也在大的要焊接的边缘长度上特别可靠地产生技术上的零间隙，已证实为有利的是，突出部在俯视图中具有细长延伸的形状，并且所述突出部在纵向轮廓中在中间区域中具有其最大的突起。纵向轮廓可以例如弓形地或在两侧斜面形地构成。突出部优选设置成，使得其纵向尺寸基本上沿构件边缘的纵向方向伸展。例如突出部可以平行于要焊接的构件边缘构成。通过突出部在中间区域中的超高，在大的边缘长度时也可以保证，要焊接的构件边缘在整个长度上存在。
所述突出部优选在激光焊缝的高度上构成，即侧向错开地在构件边缘的区段旁边构成，激光焊缝已构成或构成在所述构件边缘处。以从构件边缘到重叠区域上的视角，突出部优选设置在焊缝后方。固定位置从该方向看同样在后方、但附加地还相对于激光焊缝侧向错开、即向右和向左错开地设置。
在另一种设计方案中，所述突出部在横截面中具有斜面形朝构件边缘下降的形状。该造型有利于在各所述构件在固定位置处挤压在一起时上方的构件的先前所述的翻转。
对于翻转过程也可以有利的是，突出部在俯视图中具有镰刀形的、以端部朝构件边缘指向的形状。这尤其是结合突出部的在中央加高的纵向轮廓给出。
对于在构件边缘处的压紧行为可以此外有利的是，突出部在至少等于激光焊缝的长度亦或长于该长度的长度上延伸。
为了支持上述突出部的翻转功能，可以在一种设计方案中相邻于固定位置或在固定位置处分别设置另外的突出部，所述另外的突出部在横截面中具有斜面形朝构件边缘下降的形状。所述另外的突出部可以例如相对于构件边缘向后错开到固定位置后方并且相对于要构成的激光焊缝从固定位置向外错开地设置。
所述突出部可以以简单的方式并且没有附加消耗地直接在构件制造时一起产生，例如在金属板构件中通过深拉或作为在冲压车间中的压印或在对铸造构件铸造时产生。在超出时的需要的精确性在此无问题地可模拟。
附加于引起第一构件的翻转运动的上述突出部，可以在一种设计方案中在第一构件上附加地设置倾斜定位的凸缘区段，如其已对于第一设计说明的那样。该凸缘区段相对于邻接的第一构件倾斜定位，从而凸缘区段的构件边缘朝第二构件的方向伸出。
为了在构成激光焊缝期间改善脱气，可以附加地在一种设计方案中在激光焊缝旁边的右边和左边分别构成压槽，所述压槽形成在各所述构件之间的脱气空腔。
基于上述集成的脱气可能性，所述构件布置结构尤其是适合用于连接设有涂层的构件。因此在一种设计方案中，第一构件或第二构件可以或不仅第一而且第二构件可以设有涂层、例如抗腐蚀涂层。作为构件可以不仅使用金属板构件而且使用铸造构件。术语上板材和下板材可理解成，即它们仅表示各所述构件彼此的布置结构。在这里朝向激光束的构件称为上板材，对应地背离激光束的构件称为下板材。
所有可激光焊接的材料、例如钢或铝材料适合作为材料。所述构件可以例如是车身构件或车身安装件、例如门或活盖。至今通过电阻焊点形成的熔接点可以通过远程激光束焊缝代替。现在在车身结构中的几何点已经作为电阻点被焊接，从而所述几何点可以作为固定位置使用，并且所述方法以构件的仅小的改变可以集成到现有的方法流程中。
激光束焊接不限制于确定的方法。基于利用所述方法产生的限定的技术上的零间隙和设置限定的脱气可能性的可能性，优选使用远程激光束焊接。
先前所述解决方案提供如下可能性，即在使用激光焊接方法的情况下制造密封的构件布置结构，所述构件布置结构同时仅具有小的结构空间需求。
本发明的其他的优点、特征和细节由后续的说明得出，在所述说明中，参考附图详细说明本发明的实施例。在此在权利要求和说明书中提到的特征可以分别单独本身或以任意的组合对本发明是重要的。只要在该申请中使用术语“可以”，则其不仅涉及技术的可能性而且涉及实际的技术实现。
附图说明
接着借助附图解释实施例。其中，在附图中：
图1至图6以俯视图示出示例性的构件结合体的示意图；以及
图1A至6A以及图1B至6B以前视图或侧视图示出图1至图6的构件在组装成相应的示例性的构件结合体之前的示意图。
具体实施方式
在图1至图6中示出的构件结合体1A至1F分别包含以重叠布置结构设置的第一构件或者说上板材10以及第二构件或者说下板材20。
为了制造构件结合体1A至1F，各所述构件10、20彼此位置正确地定位，其中，在粘接区域30中将粘合剂设置在所述构件之间。所述构件首先在固定位置40处力锁合地压合并且优选通过电阻焊点彼此固定。随后构成激光焊缝50，所述激光焊缝作为角焊缝沿第一构件10的构件边缘11、11A、11B伸展并且将第一构件与第二构件20连接。通过彼此挤压和固定，所述构件此外在粘接区域30中相互粘接。粘接区域30至少在各固定位置40之间并且优选在重叠区域的整个长度上延伸。胶粘区域30基本上平行于构件边缘11、11A、11B伸展，但——同样如固定位置40那样——从构件边缘向内错开。
为了产生激光焊缝50，需要在构件10、20之间的技术上的零间隙。为了没有另外的夹紧技术地实现所述零间隙，在图1的实施例中，邻接到构件边缘11A上的凸缘区段12A倾斜地朝下方的构件20的方向定位并且相对于剩余的第一构件10伸出。这在图1A和1B中可看出，其中，示出在组装成构件布置结构之前的所述两个构件。优选构件边缘11A在中间区域中最远地朝第二构件20的方向伸出并且在两侧再次朝第一构件的水平的方向回落并且回落直到第一构件的水平。
如果现在所述两个构件10、20在组装位置中置于一起，则伸出的构件边缘11A放置在处于构件边缘下方的第二构件20上。通过在固定位置40处挤压在一起和固定，还加强压力。在构件边缘11A的区域中的提高的压紧力保证技术上的零间隙。构件边缘11A可以在此部分地向后弯。通过凸缘区段12A倾斜定位，此外创造脱气空腔。在这里以毫米范围的超出已经可以足够取得希望的作用。倾斜定位的凸缘12A可以非常窄地构成并且从构件边缘11A仅几毫米远地突出到构件内部。粘接区域30在该设计方案中从构件边缘11A看设置在凸缘区段12A后方。产生仅要求小的结构空间的密封的构件布置结构。
图2示出一种另外的实施例。该是实施例如下区分于图1的设计方案，即，凸缘区段12B以构件边缘11B不仅朝第二构件20的方向成型并且伸出，而且凸缘区段12B首先向上(从第二构件20离开)并且那时才倾斜朝第二构件20定位地伸展。这在图2A和2B中可看出。这样成型地，凸缘区段12B形成弹簧元件，所述弹簧元件在放置到第二构件20上时可以弹性弹回。要焊接的构件边缘11B优选均匀地相对于第二构件20伸出。通过弹簧元件保证在构件边缘11B和第二构件20之间的接触。在构件之间的放大的空腔改善在激光焊接过程期间的脱气。附加地在第一构件10中还设置两个侧向邻接到要焊接的构件边缘上的脱气开口13，通过所述脱气开口，气体可以从各所述构件之间的空腔中针对性地逸出。
图3至图6示出选择另外的、但相同作用的措施的设计方案。在这些设计方案中，在第一构件10中构成突出部14，所述突出部朝第二构件20的方向伸出并且关于构件边缘11设置在固定位置40后方。如果现在各所述构件10、20在组装位置中彼此重叠地放置并且在固定位置40处彼此挤压，则上板材10以其边缘11朝第二构件20的方向翻转并且与所述第二构件贴靠。由此邻接到翻转的构件边缘11上的凸缘区段12倾斜定位，由此给出提到的脱气空腔并且同时产生构件边缘处的技术上的零间隙。
在图3中示出一种示例，其中，突出部14在俯视图中具有细长延伸的镰刀形的形状。突出部14的端部指向构件边缘，突出部14在所述端部之间镰刀状地从构件边缘11伸展离开并且再次朝所述构件边缘伸展。在纵剖面中看，突出部14在中间区域中最远地伸出并且朝端部斜面形地下降，参见图3A。图3B示出突出部14的横截面，所述横截面朝构件边缘11的方向斜面形地构成并且平地结束。
图4示出另一种示例性的实施方式。突出部14A再次(从构件边缘11看)设置在固定位置40后方并且在俯视图中具有细长延伸的直的形状。所述突出部在纵剖面中弓形地构成，其中，突出部14A在中间区域中具有最大的高度。此外，在固定位置40处在第一构件中设置两个另外的突出部15A，所述另外的突出部朝第二构件20的方向伸出。所述另外的突出部15A在其总高度方面比中间的突出部14A较矮地构成。突出部15A斜面形地构成并且分别形成朝构件边缘11下降的斜面。
在按照图5、5A和5B的设计方案中，图1的倾斜定位的凸缘区段12A与在固定位置后方设置的三个突出部14B和15B组合。突出部14B在俯视图中作为细长延伸的直的体构成，所述体基本上平行于构件边缘11设置。在纵剖面中看，突出部14B在中间区域中最远地相对于剩余的第一构件10伸出并且该突出部的高度朝侧面斜面形地递减。相邻于固定位置40设置两个另外的突出部15B，所述另外的突出部分别作为下降到构件边缘处的斜面构成。突出部15B关于焊缝50或者说构件边缘11向后错开到固定位置40后方。
图6示出一种设计方案，其中，设置突出部14C，所述突出部作为在俯视图中直的体在各固定位置40之间延伸并且直至突出超过所述固定位置。突出部14C在横截面中看斜面形地构成，其中，所述突出部的最大的高度关于构件边缘11构成在固定位置40后方。在该实施例中，所述突出部也设置在粘接区域30中。为了改善脱气，在所述构件边缘11处在右边和在左边侧向地在激光焊缝50旁边分别设置一个压槽16，通过所述压槽创造横向于构件边缘的脱气可能性。
在图3至6中示出的突出部14、14A、14B、14C、15A和15B可以代替在第一构件(10)中也在第二构件(20)中构成。
附图标记列表
1A-1F 构件结合体
10 构件
11、11A、11B 构件边缘
12、12A、12B 凸缘区段
13 排气开口
14、14A、14B、14C 突出部
15A、15B 突出部
16 压槽
20 构件
30 粘接区域
40 固定位置
50 激光焊缝。

Claims (11)

1.一种构件布置结构，所述构件布置结构包括：
以重叠布置结构设置的第一构件(10)和第二构件(20)，并且所述第一构件和第二构件借助激光角焊缝(50)连接并且在侧向相对于激光角焊缝错开设置的两个固定位置(40)处连接，其中，在各构件之一上设置至少一个突出部，所述突出部朝另一个构件的方向伸出并且设置和构造成，使得在各构件彼此的位置正确的定位时并且通过在各所述固定位置处挤压在一起，第一构件(10)的凸缘区段在要构造的激光角焊缝的区域中倾斜定位地以构件边缘挤压到第二构件(20)上，
其特征在于，
各所述固定位置(40)相对于激光角焊缝(50)向后错开到重叠区域中地设置，
并且至少在各所述固定位置(40)之间构造连续的粘接区域(30)，第一构件和第二构件在所述粘接区域中相互粘接，其中，所述至少一个突出部构造在第一构件(10)中或第二构件(20)中并且设置成，使得所述突出部在第一构件(10)和第二构件(20)的组装位置中至少以所述突出部的最大的突起比各所述固定位置(40)更远地与要焊接的构件边缘间隔开。
2.按照权利要求1所述的构件布置结构，其中，第一构件和第二构件在各所述固定位置(40)处分别通过电阻点焊而相互连接。
3.按照权利要求1或2所述的构件布置结构，其中，构件边缘在凸缘区段的中间区域中最远地伸出。
4.按照权利要求1或2所述的构件布置结构，其中，所述突出部在俯视图中具有细长延伸的形状，并且所述突出部在纵向轮廓中在中间区域中具有该突出部的最大的突起。
5.按照权利要求1或2所述的构件布置结构，其中，所述突出部在横截面中具有斜面形地朝构件边缘下降的形状。
6.按照权利要求1或2所述的构件布置结构，其中，所述突出部在俯视图中具有镰刀形的、以各端部朝构件边缘指向的形状。
7.按照权利要求1或2所述的构件布置结构，其中，所述突出部在至少等于激光角焊缝(50)长度的长度上延伸。
8.按照权利要求1或2所述的构件布置结构，其中，相邻于各所述固定位置(40)或在各所述固定位置处分别设置另外的突出部，所述另外的突出部在横截面中具有斜面形地朝构件边缘下降的形状。
9.按照权利要求1或2所述的构件布置结构，其中，附加地，凸缘区段相对于邻接的第一构件(10)倾斜定位，从而凸缘区段的构件边缘朝第二构件(20)的方向伸出。
10.按照权利要求1或2所述的构件布置结构，其中，在激光角焊缝(50)旁边的右边和左边，在构件边缘处分别构成压槽(16)，所述压槽形成在各构件之间的脱气空腔。
11.一种用于制造按照权利要求1至10之一所述的构件布置结构的方法，所述方法具有以下步骤：
将第一构件(10)和第二构件(20)以重叠布置结构位置正确地定位；
将第一构件(10)和第二构件(20)在至少两个固定位置(40)处挤压在一起并且固定，其中，在各构件之间设置的粘合剂将各构件在连续的粘接区域(30)中相互粘接，所述粘接区域在各所述固定位置(40)之间延伸，并且在各所述构件之一上设置突出部，所述突出部朝另一个构件的方向伸出并且设置和构造成，使得通过在各固定位置(40)处挤压在一起，第一构件(10)的凸缘区段倾斜定位地以构件边缘挤压到第二构件(20)上；
在第一构件(10)的构件边缘和第二构件(20)之间构造激光角焊缝(50)。
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