DE10111567A1 - Weldable multilayer sandwich structured component, for vehicle construction, comprises metal plates on both sides of a smaller plastic core layer leaving free metal edges for welding - Google Patents
Weldable multilayer sandwich structured component, for vehicle construction, comprises metal plates on both sides of a smaller plastic core layer leaving free metal edges for weldingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem verschweißbaren mehrschichti gen Bauteil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es bei spielsweise aus der DE 40 22 238 C2 als bekannt hervorgeht. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung ei nes solchen Bauteils nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.The invention is based on a weldable multilayer gene component according to the preamble of claim 1, as in for example from DE 40 22 238 C2 emerges as known. The The invention further relates to a method for producing egg Such a component according to the preamble of claim 4.
Als Ausgangsmaterial für Karosseriekomponenten werden im Fahr zeugbau vielfach mehrschichtige Bauteile, sogenannte "Sandwich- Bauteile" eingesetzt. Solche Sandwich-Bauteile umfassen zwei Deckbleche aus einem relativ festen Material - z. B. aus Metall blech -, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen den beiden Deckblechen mit einer Zwischen schicht aus einem Werkstoff geringer spezifischer Dichte (übli cherweise aus einem Kunststoff bzw. einem Kunststoffschaum) ausgefüllt ist. Diese Sandwich-Bauteile haben gegenüber der Massivwandausführung bei vergleichbarer Festigkeit den Vorteil, daß ihre Masse erheblich reduziert sowie eine bessere Formstei figkeit und eine bessere Schalldämmung erreicht wird. Durch Verwendung von Sandwich-Bauteilen kann daher einerseits eine Gewichtsersparnis, andererseits eine verbesserte Abschirmung von Außengeräuschen erzielt werden.As the starting material for body components, in driving multi-layer components, so-called "sandwich Components "used. Such sandwich components comprise two Cover plates made of a relatively strong material - e.g. B. made of metal sheet - which are spaced from each other, being the distance between the two cover plates with an intermediate layer made of a material with low specific density (übli usually made of a plastic or a plastic foam) is filled out. These sandwich components have the opposite Solid wall design with comparable strength has the advantage that their mass is significantly reduced as well as a better shape ability and better sound insulation is achieved. By The use of sandwich components can therefore on the one hand Weight saving, on the other hand an improved shielding be achieved by outside noise.
Allerdings gestaltet sich das Fügen von Sandwich-Bauteilen (z. B. zu einer Fahrzeug-Rohbaukarosserie) als sehr aufwendig und schwierig: Aufgrund der isolierenden Wirkung der Kunst stoffzwischenschicht können nämlich die in der Fahrzeug- Großserienherstellung üblichen Widerstands-Schweißverfahren (insbesondere das Punktschweißen) nicht oder nur mit besonderen Verfahrenskniffen auf solche mehrschichtigen Bauteile angewen det werden. Um trotz der isolierenden Kunststoffzwischenschicht dennoch ein prozeßsicheres Verschweißen von Sandwich-Bauteilen zu ermöglichen, schlägt die DE 40 22 238 C2 vor, ein aus dem Stahlwerk kommendes Sandwichblech rundum mit Blechstreifen aus Stahl derart zu verschweißen, daß anschließend aus diesem Ver bundteil eine Platine ausgetrennt werden kann, deren Ränder ausschließlich aus homogenem Material bestehen. Beim Fügen ei nes aus einer solchen Platine geformten Bauteils erfolgt die Schweißung dann entlang der durch die Blechstreifen gebildeten und somit rein metallischen Ränder.However, the joining of sandwich components takes place (e.g. to a vehicle body shell) as very complex and difficult: due to the isolating effect of art The intermediate layer of material can Large-scale production of conventional resistance welding processes (especially spot welding) not or only with special ones Apply procedural tweaks to such multilayer components be det. To despite the insulating plastic intermediate layer nevertheless reliable welding of sandwich components To enable, DE 40 22 238 C2 proposes one from the Steel mill coming sandwich sheet all around with sheet metal strips To weld steel in such a way that from this Ver part of a board can be separated, the edges consist exclusively of homogeneous material. When joining egg Nes formed from such a board component Then weld along the line formed by the metal strips and thus purely metallic edges.
Die technische Lehre der DE 40 22 238 C2 sieht vor, zur Her stellung der Platine Metallstreifen stumpf an die Stirnflächen des Sandwichblechs anzuschweißen. Dies setzt allerdings voraus, daß die Konturen der zu verschweißenden Berandungen der Metall streifen und des Sandwichblechs exakt formnegativ zueinander sind, was - insbesondere bei gebogenen Konturen - nur mit gro ßem Aufwand zu bewerkstelligen ist. Weiterhin ist das Verfahren nur sehr eingeschränkt dazu geeignet, Platinen für qualitativ hochwertige Karosserie-Außenhautteile herzustellen: Werden näm lich die Metallstreifen - wie in der DE 40 22 238 C2 empfohlen - mit Hilfe des Rollnahtschweißens an das Sandwichblech ange schweißt, so bilden sich aufgrund der Einspannung des Sandwich blechs Ausstrahlungen auf die umliegenden Bereiche, die uner wünschte Welligkeiten des fertigen Bauteils zur Folge haben. Werden andererseits die Metallstreifen - wie in der DE 40 22 238 C2 alternativ vorgeschlagen - mit Hilfe des Laserschweißens mit dem Sandwichblech verbunden, so entstehen Gase, die zu Lun kerbildung führen.The technical teaching of DE 40 22 238 C2 provides for Her position of the board metal strips blunt on the end faces weld the sandwich sheet. However, this requires that the contours of the metal edges to be welded strips and the sandwich sheet exactly negative to each other are what - especially with curved contours - only with large effort is to be accomplished. Furthermore, the process only very suitable for quality boards To produce high-quality body shell parts: Näm Lich the metal strips - as recommended in DE 40 22 238 C2 - with the help of roller seam welding on the sandwich sheet welds, so form due to the clamping of the sandwich sheet metal radiations on the surrounding areas, the un result in the desired ripples in the finished component. On the other hand, the metal strips - as in DE 40 22 238 C2 alternatively suggested - with the help of laser welding connected to the sandwich panel, gases are formed that form lun lead to core formation.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, schweißbare mehrschichtige Blechteile mit hoher Oberflächenqualität bereit zustellen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges großserienfähiges Verfahren zur Herstellung solcher Blechteile vorzuschlagen. The invention is therefore based on the object of being weldable multilayer sheet metal parts with high surface quality ready to deliver. Furthermore, the invention is based on the object an inexpensive, large-scale production process to propose such sheet metal parts.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprü che 1 und 4 gelöst.The object is achieved by the features of the claims che 1 and 4 solved.
Danach wird die Platine, aus der in einem späteren Pro zeßschritt (z. B. mittels Tiefziehen) dieses mehrschichtige Blechteil geformt wird, aus zwei Deckblechen und mindestens ei ner zwischen diesen Deckblechen eingebrachten Kunststoffzwi schenschicht so zusammengesetzt, daß die Platine einerseits Be reiche aufweist, in denen ein Sandwichblech vorliegt, anderer seits aber auch (räumlich begrenzte) Schweißbereiche aufweist, in denen die Platine über ihre gesamte Dicke hinweg ausschließ lich aus elektrisch leitfähigem Werkstoff besteht. Um dies zu erreichen, werden Zuschnitte des oberen und des unteren Deck blechs hergestellt, deren Form der gewünschten Platinenform entspricht; weiterhin wird ein Zuschnitt der Kunststoffzwi schenschicht hergestellt, der im Bereich der Schweißbereiche mit Aussparungen versehen ist. Die Zuschnitte der Deckbleche und der Zwischenschicht werden dann so aufeinandergelegt, daß die Zwischenschicht zwischen den Deckblechen zu liegen kommt, und werden zur Bildung der Platine (als Halbzeug zur Herstel lung des mehrschichtigen Blechteils) miteinander verbunden (siehe Anspruch 4). Die Deckbleche überspannen also die gesamte fertige Platine, während im Innenbereich zwischen den Deckble chen nur in denjenigen Bereichen eine Kunststoff- Zwischenschicht vorliegt, in denen keine Schweißungen vorgese hen sind. In den Schweißbereichen hingegen besteht die Platine über ihre gesamte Dicke hinweg aus metallischem Werkstoff, so daß hier Widerstandsschweißungen ohne den störenden Einfluß der isolierenden Zwischenschicht durchgeführt werden können (siehe Anspruch 1).After that, the board, from which in a later Pro this multi-layered step (e.g. by deep drawing) Sheet metal part is formed from two cover sheets and at least one egg ner inserted between these cover plates plastic layered so that the board on the one hand Be has rich, in which there is a sandwich sheet, other but also has (spatially limited) welding areas, in which the board excludes across its entire thickness Lich consists of electrically conductive material. To do this achieve cuts of the upper and lower decks sheet metal, the shape of the desired board shape corresponds; furthermore a cut of the plastic zwi layer made in the area of the welding areas is provided with recesses. The cuts of the cover plates and the intermediate layer are then placed on top of one another such that the intermediate layer comes to lie between the cover sheets, and are used to form the board (as a semi-finished product development of the multilayer sheet metal part) (see claim 4). The cover plates therefore span the entire finished circuit board, while inside between the cover plate plastic only in those areas Intermediate layer is present, in which no welds are provided hen are. In the welding areas, however, there is the circuit board over their entire thickness made of metallic material, so that here resistance welds without the disruptive influence of insulating intermediate layer can be carried out (see Claim 1).
Im Gegensatz zu der in der DE 40 22 238 C2 vorgeschlagenen technischen Lehre - bei der ein mehrschichtiges Sandwichblech randseitig mit Blechstreifen versehen wird - geht die vorlie gende Erfindung somit von speziell an das zu fertigende Bauteil angepaßten Zuschnitten der Deckbleche und der Kunststoffzwi schenschicht aus, die gestapelt und dann mit Hilfe eines Fügeverfahrens zu einer Sandwichplatine verbunden werden. So kann auf einfache Art und Weise eine maßgeschneiderte Platine mit definierten Schweißbereichen erzeugt werden. Die Kunststoffzwi schenschicht kann mit beliebig geformten Aussparungen versehen werden; dadurch können mit geringem Aufwand beliebig geformte Schweißbereiche - sowohl im Randbereich als auch in randfernen Gebieten der Platine - vorgesehen werden. Die Anordnung und Di mensionierung der Schweißbereiche kann somit der Funktion und der Geometrie des zu fertigenden Bauteils angepaßt werden. Wei terhin können die Einzelschichten während des Fügeprozesses vergleichsweise kraftarm und gleichmäßig gespannt werden, so daß Ausstrahlungen in der Platine vermieden und somit mehr schichtige Bauteile mit hoher Oberflächenqualität hergestellt werden können.In contrast to that proposed in DE 40 22 238 C2 technical teaching - with a multi-layer sandwich sheet is provided with sheet metal strips on the edge - this is possible ing invention thus from specifically to the component to be manufactured adapted cuts of the cover plates and the plastic zwi layer that is stacked and then using a joining process to be connected to a sandwich board. So can in a simple way with a tailor-made board defined welding areas are generated. The plastic zwi schenschicht can be provided with recesses of any shape become; this allows any shape to be formed with little effort Welding areas - both in the edge area and in the distance Areas of the board - to be provided. The arrangement and Tue Dimensioning of the welding areas can thus function and be adapted to the geometry of the component to be manufactured. Wei The individual layers can also be used during the joining process comparatively weak and evenly tensioned, so that emissions in the circuit board avoided and thus more layered components with high surface quality can be.
Zum Verbinden der Kunststoffzwischenschicht mit den Deckblechen wird als Fügeverfahren vorzugsweise ein Klebeverfahren einge setzt (siehe Anspruch 5). Dadurch kann eine flächenhafte Ver bindung der Zwischenschicht mit einem (oder beiden) der Deck bleche erreicht werden, wobei sich der Klebebereich wahlweise über die gesamte Zwischenschicht oder über Ausschnitte davon erstrecken kann. Alternativ oder zusätzlich können die aufein andergestapelten Deckbleche mit der dazwischenliegender Kunst stoffschicht zu einer Platine verbunden werden, indem die Deck bleche in den Schweißbereichen, in denen die Kunststoffschicht ausgespart ist, miteinander verschweißt werden (siehe Anspruch 6).For connecting the plastic intermediate layer with the cover sheets an adhesive method is preferably used as the joining method sets (see claim 5). As a result, an extensive Ver binding the intermediate layer with one (or both) of the deck sheets can be reached, with the adhesive area being optional over the entire intermediate layer or over sections thereof can extend. As an alternative or in addition, they can match stacked cover sheets with the art in between fabric layer to be connected to a board by the deck sheet metal in the welding areas where the plastic layer recessed, are welded together (see claim 6).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird auf der Platine rand seitig ein umlaufender Schweißbereich vorgesehen (siehe An spruch 2). In diesem Fall sind die Ausmaße der Kunststoff schicht also nach allen Seiten hin kleiner als die der Deckble che, so daß in Zusammenbaulage der Platine die Deckbleche einen umlaufenden, über den Rand der Kunststoffschicht hinausragenden Saum aufweisen, dessen Breite der Breite des Schweißbereichs entspricht. Zum Verbinden der aufeinandergelegten Zuschnitte der Deckbleche und der Kunststoffzwischenschicht wird vorteilhafterweise eines der Deckbleche im Randbereich über das andere Deckblech gefaltet, und die Deckbleche werden anschließend in diesen Überlappungsbereichen punktgeschweißt (siehe Anspruch 7).In a preferred embodiment, edge is on the board a circumferential welding area is provided on the side (see An saying 2). In this case the dimensions are plastic layer is smaller on all sides than that of the cover plate che, so that in the assembled position of the board the cover plates circumferential, protruding beyond the edge of the plastic layer Have hem, the width of which is the width of the welding area equivalent. For joining the superimposed blanks the cover plates and the plastic intermediate layer is advantageously one of the cover plates in the edge area over the other Folded cover plate, and the cover plates are then in spot welded to these overlap areas (see claim 7).
Um in den Schweißbereichen einen niedrigen elektrischen Wider stand zwischen den beiden Deckblechen (und somit eine gute Wi derstands-Schweißbarkeit der Platine bzw. des daraus zu ferti genden Bauteils) zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die bei den Deckbleche in diesen randseitigen Schweißbereichen bereits während der Herstellung der Platine so aufeinanderzudrücken, daß in den Schweißbereichen ein möglichst geringer Spalt zwi schen den Deckblechen vorliegt. Alternativ können in die den Schweißbereichen entsprechenden Aussparungen der Kunststoff schicht metallische Blechabschnitte eingesetzt werden, deren Dicke vorteilhafterweise näherungsweise der Dicke der Kunst stoffschicht entspricht (siehe Anspruch 3): Dies hat den Vor teil, daß die Platine überall eine näherungsweise homogene Di cke aufweist, wodurch das Auftreten qualitätsmindernder Verfor mungen erheblich unterbunden werden kann.To have a low electrical resistance in the welding areas stood between the two cover plates (and thus a good Wi resistance weldability of the circuit board or to manufacture from it ing component) to ensure it is useful to the cover plates in these edge welding areas already to press against each other during the manufacture of the board, that the smallest possible gap between the welding areas between the cover plates. Alternatively, the Welding areas corresponding recesses of the plastic layer metal sheet sections are used, the Thickness advantageously approximates the thickness of the art fabric layer corresponds (see claim 3): This has the intent partly that the board has an approximately homogeneous Di everywhere cke, whereby the appearance of quality-reducing Verfor can be prevented significantly.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; dabei zei gen:In the following the invention with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail; thereby gene:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen verschweißbaren Mehrschicht-Bauteils im Verbund mit Anbauteilen; Figure 1 is a schematic view of a weldable multilayer component according to the invention in combination with attachments.
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte beim Herstellen des Mehrschicht-Bauteils: Figure 2 is a schematic representation of the process steps in the manufacture of the multilayer component.:
Fig. 2a Zuschneiden der Deckbleche und der Zwi schenschicht; Fig. 2a cutting the cover sheets and the inter mediate layer;
Fig. 2b Stapeln der Schichten; FIG. 2b stacking the layers;
Fig. 2c Verbinden der Schichten zu eine Platine; Figure 2c connecting the layers to a circuit board.
Fig. 2d Formen des Bauteils aus der Platine. Fig. 2d shapes of the component from the board.
Fig. 3 Detailansichten randseitiger Schweißbereiche auf dem Mehrschicht-Bauteil: FIG. 3 shows detail views of edge-side welding areas on the multi-layer component:
Fig. 3a Ausgestaltung gemäß Ausschnitt lila des Aus führungsbeispiels der Fig. 2c; Fig. 3a embodiment according to section purple from the exemplary embodiment of Fig. 2c;
Fig. 3b Alternative Ausgestaltung des Schweißbe reichs der Fig. 3a; Fig. 3b alternative embodiment of the welding area of Fig. 3a;
Fig. 3c Ausgestaltung gemäß Ausschnitt IIIc des Aus führungsbeispiels der Fig. 4b. FIG. 3c embodiment according to detail IIIc from the management example of the Fig. 4b.
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte beim Herstellen einer alternativen Ausgestaltung des Mehrschicht-Bauteils: Figure 4 is a schematic representation of the process steps in fabricating an alternative embodiment of the multilayer component.:
Fig. 4a Zuschneiden von Deckblechen, Zwischenschicht und Einlagen aus Metallblech; FIG. 4a cutting of cover plates, the intermediate layer and deposits from sheet metal;
Fig. 4b Stapeln und Verbinden der Schichten. Fig. 4b stacking and connecting the layers.
Fig. 1 zeigt eine schematische und nicht maßstäbliche perspek tivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen mehrschichtigen (Sandwich-) Blechteils 1 im Zusammenbau mit weiteren Anbautei len 2, 3. Das Sandwich-Blechteil 1 umfaßt zwei Deckbleche 4, 5 aus einem metallischen Werkstoff (insbesondere Stahl oder Alu minium), welche das gesamte Blechteil 1 überspannen. Im Innen raum zwischen diesen Deckblechen 4, 5 ist eine Kunststoffzwi schenschicht 7 angeordnet, die - mit Ausnahme von räumlich be grenzten randseitigen Schweißbereichen 8, in denen diese Zwi schenschicht 7 ausgespart ist - ebenfalls das gesamte Blechteil 1 überspannt. Die Berandungen 9 der ausgesparten Schweißberei che 8 sind in Fig. 1 als gestrichelte Linien angedeutet. In den randseitigen Schweißbereichen 8 sind die Deckbleche 4, 5 des Blechteils 1 zusammengedrückt und durch Schweißpunkte 10 ver bunden, wodurch die Zwischenschicht 7 bezüglich ihrer Lage zwi schen den Deckblechen 4, 5 fixiert ist. Die Anbauteile 2, 3 sind durch weitere in den Schweißbereichen 8 angeordnete Schweiß punkte 11, 12 an das Sandwich-Blechteil 1 angeheftet. Fig. 1 shows a schematic and not to scale Perspek tiviv sectional view of a multi-layer (sandwich) sheet metal part 1 according to the invention in assembly with other attachments len 2 , 3rd The sandwich sheet metal part 1 comprises two cover plates 4 , 5 made of a metallic material (in particular steel or aluminum), which span the entire sheet metal part 1 . In the interior space between these cover plates 4 , 5 , a plastic intermediate layer 7 is arranged, which - with the exception of spatially limited marginal welding areas 8 , in which this intermediate layer 7 is left out - also spans the entire sheet metal part 1 . The borders 9 of the recessed welding areas 8 are indicated in FIG. 1 as dashed lines. In the edge-side welding areas 8 , the cover plates 4 , 5 of the sheet metal part 1 are pressed together and connected by welding spots 10 , whereby the intermediate layer 7 is fixed in terms of its position between the cover plates 4 , 5 . The attachments 2 , 3 are pinned to the sandwich sheet metal part 1 by further welding points 11 , 12 arranged in the welding areas 8 .
Fig. 2a bis 2d zeigen die Verfahrensschritte bei der Her stellung des schweißbaren mehrschichtigen Sandwich-Blechteils 1 der Fig. 1: In einem ersten Schritt werden zwei ebene Deckble che 4',5' zugeschnitten, deren Maße der Geometrie des zu ferti genden Blechteils 1 angepaßt sind. Diese beiden ebenen Deckble che 4',5' werden in der gewünschten Ausrichtung aufeinanderge legt, wobei zwischen die Deckbleche 4',5' eine ebene Kunst stofffolie 7' eingelegt wird, die so zugeschnitten ist, daß ihr Rand 13 gegenüber den Rändern 14, 15 der Deckbleche 4',5' nach innen versetzt ist, so daß die Säume 16, 17 der Deckbleche 4',5' randseitig über die Kunststofffolie hinausragen; dies ist in Fig. 2a in einer Explosionsdärstellung gezeigt. Figs. 2a to 2d show the process steps in the forth position of the weldable multi-layered sandwich plate member 1 of the FIG. 1: In a first step two planar Deckble be surface 4 ', 5' cut, the dimensions of the geometry of the ferti constricting sheet metal part 1 are adjusted. These two flat cover sheets 4 ', 5 ' are placed one on top of the other in the desired orientation, a flat plastic film 7 'being inserted between the cover sheets 4 ', 5 ', which is cut so that its edge 13 relative to the edges 14 , 15 of the cover plates 4 ', 5 ' is offset inwards, so that the seams 16 , 17 of the cover plates 4 ', 5 ' protrude beyond the edge of the plastic film; this is shown in an exploded view in FIG. 2a.
Beim Aufeinanderlegen der beiden Deckbleche 4',5' mit der da zwischenliegenden Kunststofffolie 7' in der gewünschten gegen seitigen Ausrichtung entsteht ein Stapel 18 (siehe Fig. 2b), der in einem nächsten Schritt zu einer Sandwich-Platine 19 ver bunden wird. Hierzu werden die Säume 16, 17 der Deckbleche 4',5' zusammengedrückt und beispielsweise mittels Punktschweißen ver bunden (siehe Fig. 2c und Detailansicht der Fig. 3a). Dabei wird einerseits eine Fixierung der Kunststofffolie 7' zwischen den beiden Deckblechen 4',5' erreicht; andererseits wird durch das Zusammenpressen der Säume 16, 17 ein randseitig umlaufender, Schweißbereich 8' gebildet, der ausschließlich aus Metallblech besteht. Die so erzeugte anwendungsspezifische Sandwich-Platine 19 kann nun - analog zu einer aus herkömmlichem Sandwich- Material geschnittenen Platine - mittels unterschiedlicher Um formverfahren (Biegen, Tiefziehen etc.) zu dem gewünschten Bau teil 1 geformt werden (siehe Fig. 2d), welches in weiteren Prozeßschritten mit Anbauteilen 2, 3 gefügt werden kann (siehe Fig. 1). Da der Schweißbereich 8' vollmetallisch ist, können zum Fügen des Bauteils 1 mit den Anbauteilen 2, 3 beliebige Schweißverfahren zum Einsatz kommen, sofern die Schweißnähte bzw. -punkte in dem Schweißbereich 8' plaziert werden. Insbe sondere können Widerstandsschweißverfahren (z. B. Punktschwei ßen) eingesetzt werden, da die vollmetallischen Schweißbereiche 8' über eine hohe elektrische Leitfähigkeit verfügen. When the two cover sheets 4 ', 5 ' are placed one on top of the other with the plastic film 7 'between them in the desired mutual orientation, a stack 18 is formed (see FIG. 2b), which is connected to a sandwich board 19 in a next step. For this purpose, the seams 16 , 17 of the cover plates 4 ', 5 ' are pressed together and connected, for example, by means of spot welding (see FIG. 2c and detailed view of FIG. 3a). On the one hand, the plastic film 7 'is fixed between the two cover plates 4 ', 5 '; on the other hand, by pressing the seams 16 , 17 together, a peripheral welding area 8 'is formed, which consists exclusively of sheet metal. The application-specific sandwich board 19 produced in this way can now - analogously to a board cut from conventional sandwich material - be shaped into the desired construction part 1 by means of different shaping processes (bending, deep-drawing etc.) (see FIG. 2d), which in further process steps with attachments 2 , 3 can be added (see Fig. 1). Since the welding area 8 'is completely metallic, any welding methods can be used to join the component 1 with the attachments 2 , 3 , provided the welding seams or points are placed in the welding area 8 '. In particular, resistance welding methods (e.g. spot welding) can be used, since the all-metal welding areas 8 'have a high electrical conductivity.
Alternativ zu dem oben beschriebenen Verbinden der Deckbleche 4',5' mit der Kunststofffolie 7' durch Zusammenpressen und Punktschweißens der Säume 16, 17 können die Säume 16, 17 nach dem gegenseitigen Zusammendrücken mittels eines anderen Schweißver fahrens, insbesondere des Laserschweißens, gefügt werden. Als weitere Alternative können die Säume zusammengepreßt und an schließend entlang der Ränder 14, 15 gefaltet (und ggf. zusätz lich gepunktet bzw. lasergeschweißt) werden (siehe Detailan sicht der Fig. 3b). Weiterhin können die Deckbleche 4',5' in ihrem Überlappungsbereich mit der Kunststoffolie 7' auch mit dieser verklebt werden und anschließend im Bereich der Säume 16, 17 zur Bildung des umlaufenden Schweißbereiches 8' zusammen gepreßt werden.As an alternative to the above-described connection of the cover plates 4 ', 5 ' to the plastic film 7 'by pressing together and spot welding the seams 16 , 17 , the seams 16 , 17 can be joined after being pressed together by means of another welding method, in particular laser welding. As a further alternative, the hems can be pressed together and then folded along the edges 14 , 15 (and if necessary additionally dotted or laser welded) (see detailed view of FIG. 3b). Furthermore, the cover plates 4 ', 5 ' can also be glued to the plastic film 7 'in their overlap area and then pressed together in the area of the seams 16 , 17 to form the circumferential welding area 8 '.
In Abhängigkeit der gewünschten Lage und Ausgestaltung der Fü gebereiche des Blechteils 1 mit anderen Anbauteilen 2, 3 kann der Schweißbereich 8' (wie in Fig. 2a bis 2d gezeigt) randsei tig umlaufend gestaltet werden, oder nur ausgewählte Bereiche des Randes der Platine 19 umfassen. Dementsprechend werden die Deckbleche 4',5' bzw. die Kunststofffolie 7' so zugeschnitten, daß die über die Kunststofffolie 7' hinausragenden Säume 16, 17 der Deckbleche 14, 15, die in Zusammenbaulage der Sandwich- Platine 19 die Schweißbereiche 8' darstellen, den gesamten Rand 20 der Sandwich-Platine oder auch einzelne Bereiche dieses Ran des 20 überspannen.Depending on the desired position and configuration of the joining areas of the sheet metal part 1 with other add-on parts 2 , 3 , the welding area 8 '(as shown in FIGS . 2a to 2d) can be designed to run all the way round, or can comprise only selected areas of the edge of the board 19 , Accordingly, the cover plates 4 ', 5 ' or the plastic film 7 'are cut so that the seams 16 , 17 of the cover plates 14 , 15 protruding beyond the plastic film 7 ', which in the assembled position of the sandwich board 19 represent the welding areas 8 ', span the entire edge 20 of the sandwich board or individual areas of this edge of the 20 .
Soll aus der Sandwich-Platine 19 ein Sandwich-Blechteil 1 mit qualitativ hochwertiger Oberfläche erzeugt werden (z. B. durch Tiefziehen), so sollte die Sandwich-Platine 19 aus herstel lungstechnischen Gründen vorteilhafterweise überall - also auch im Bereich der Platinenränder 20 - eine näherungsweise gleiche Materialdicke haben. Dies wird erreicht, indem während des Zu sammensetzens der Platine 19' aus den Zuschnitten der Deckble che 4',5' und der Kunststofffolie 7' die zwischen den Säumen 16, 17 der Deckbleche 4',5' vorliegende randseitige Aussparung 21 der Kunststofffolie 7' durch einen formentsprechenden Abschnitt 22 aus Metallblech ersetzt wird, dessen Dicke D' zumin dest näherungweise der Schichtdicke D der Kunststoffzwischen schicht 7' entspricht (siehe Fig. 4a). Dieser Blechabschnitt 22 kann entweder als Ganzes aus einem Metallblech der Dicke D' ausgeschnitten werden; vorteilhafterweise wird er jedoch aus mehreren aneinanderbordenden Blechstreifen zusammengesetzt, welche z. B. mittels Laserschweißen zusammengefügt werden kön nen, um den ringförmigen Blechabschnitt 22 der Fig. 4a zu er halten. Die Deckbleche 4',5' werden nun zusammen mit der Kunst stofffolie 7' und dem Blechabschnitt 22 in der gewünschten Aus richtung gestapelt und durch Punkt- oder Laserschweißen entlang der Schweißbereiche 8" zu einer Sandwich-Platine 19' mit nähe rungsweise uniformer Dicke verbunden (siehe Fig. 4b). Ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 2c sind auch in der Plati ne 19' der Fig. 4b die randseitigen Schweißbereiche 8" vollme tallisch, so daß die Platine 19' (bzw. ein aus ihr gefertigtes Sandwich-Blechteil) in diesen Bereichen 8" ohne jegliche Ein schränkung mit Hilfe eines Widerstands-Schweißverfahrens ver schweißt werden kann.If a sandwich sheet metal part 1 with a high-quality surface is to be produced from the sandwich board 19 (for example, by deep drawing), the sandwich board 19 should advantageously be produced everywhere - that is, also in the area of the board edges 20 - for manufacturing reasons have approximately the same material thickness. This is achieved in that during assembly of the circuit board 19 'from the blanks of the cover plates 4 ', 5 'and the plastic film 7 ', the edge-side recess 21 of the plastic film 7 present between the seams 16 , 17 of the cover plates 4 ', 5 ''is replaced by a shape-matching section 22 made of sheet metal, the thickness D' of which corresponds at least approximately to the layer thickness D of the plastic intermediate layer 7 '(see FIG. 4a). This sheet metal section 22 can either be cut out as a whole from a metal sheet of thickness D '; However, it is advantageously composed of a plurality of sheet metal strips which are joined together and which, for. B. can be joined by laser welding NEN to keep the annular sheet metal portion 22 of FIG. 4a. The cover plates 4 ', 5 ' are now stacked together with the plastic film 7 'and the sheet metal section 22 in the desired direction and connected by spot or laser welding along the welding areas 8 "to form a sandwich board 19 ' with an approximately uniform thickness (See FIG. 4b . ) As in the exemplary embodiment in FIG. 2c, the edge-side welding areas 8 "are also completely metallic in the plate 19 'of FIG. 4b, so that the plate 19 ' (or a sandwich made from it) Sheet metal part) can be welded in these areas 8 "without any restriction using a resistance welding process.
Auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 4b kann zum Verbinden der Deckbleche 4',5' mit der Kunststofffolie 7' bzw. dem randseitig eingesetzten Metallabschnitt 22 ein Klebeverfahren eingesetzt werden. Um ein späteres Widerstandsschweißen in den Schweißbe reichen 8" nicht zu behindern, sollte hierzu ein elektrisch leitfähiger Klebstoff verwendet werden, oder aber die Kleb stoffschicht sollte - insbesondere in den Schweißbereichen 8" - so dünn aufgetragen werden, daß sie einen vernachlässigbar geringen elektrischen Widerstand darstellt.In the exemplary embodiment in FIG. 4b, an adhesive method can also be used to connect the cover plates 4 ', 5 ' to the plastic film 7 'or the metal section 22 inserted on the edge. In order not to hinder a later resistance welding in the range 8 ", an electrically conductive adhesive should be used, or the adhesive layer - especially in the welding areas 8 " - should be applied so thin that it represents a negligible electrical resistance ,
Zusätzlich zu den randnahen Schweißbereichen 8" können, wie in Fig. 4a und 4b dargestellt, auf der Sandwich-Platine 19' auch randferne Schweißbereiche 23 vorgesehen werden: In diesem Fall weist die Kunststofffolie 7' - neben den randseitigen Aus sparungen 21, die den randseitigen Schweißbereichen 8" entspre chen - weitere Aussparungen 24 in ihrem Inneren auf. Um eine gleichförmige Dicke der Sandwich-Platine 19' zu erreichen, werden auch diese Aussparungen 24 während des Zusammensetzens der Platine 19' durch Einlagen 25 aus Metallblech ersetzt, deren Dicke D' der Schichtdicke D der Kunststoffzwischenschicht 7' entspricht. Auch in den randfernen Schweißbereichen 23 ist die Sandwich-Platine 19' somit vollmetallisch und besitzt daher in diesen Bereichen 23 eine hohe elektrische Leitfähigkeit, so daß die Platine 19' - bzw. das daraus durch Umformen gefertigte Blechteil - auch in diesen Schweißbereichen 23 ohne jegliche Einschränkung an Anbauteile angeschweißt werden kann.In addition to the welded areas 8 "near the edge, as shown in FIGS. 4a and 4b, welded areas 23 remote from the edge can also be provided on the sandwich board 19 ': In this case, the plastic film 7 ' - in addition to the cutouts 21 on the edge, which the edge welding areas 8 "correspond - further recesses 24 in their interior. In order to achieve a uniform thickness of the sandwich board 19 ', these cutouts 24 are also replaced during the assembly of the board 19 ' by inserts 25 made of sheet metal, the thickness D 'of which corresponds to the layer thickness D of the plastic intermediate layer 7 '. Also in the welding areas 23 remote from the edge, the sandwich board 19 'is thus fully metallic and therefore has a high electrical conductivity in these areas 23 , so that the board 19 ' - or the sheet metal part produced therefrom by reshaping - also in these welding areas 23 without any Restriction can be welded to attachments.
Die ersetzten Abschnitte 22, 25, die im Beispiel der Fig. 4a, 4b in die Aussparungen 21, 24 der Zwischenschicht 7' einge setzt sind, können - neben dem oben beschriebenen Metallblech - auch aus beliebigen anderen Werkstoffen mit hoher Leitfähig keit, also insbesondere auch aus leitfähigen Kunststoffen, be stehen.The replaced sections 22 , 25 , which in the example of FIGS. 4a, 4b are inserted into the recesses 21 , 24 of the intermediate layer 7 ', can - in addition to the metal sheet described above - also from any other materials with high conductivity, in particular in particular also made of conductive plastics.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf alle Sandwich-Bauteile anwendbar, die aus Gründen der Gewichtsersparnis bzw. der Schallreduktion in ihrem Inneren eine Kunststoffschicht aufwei sen, dennoch aber mit Hilfe eines Schweißverfahrens gefügt wer den sollen.The method according to the invention applies to all sandwich components applicable, for reasons of weight saving or Sound reduction inside a plastic layer but still with the help of a welding process that should.
Claims (7)
mit einem oberen und einem unteren Deckblech und mindes tens einer zwischen diesen Deckblechen angeordneten Kunst stoffzwischenschicht mit geringer elektrischer Leitfähig keit,
wobei das Blechteil räumlich begrenzte Schweißbereiche um faßt, in denen die Kunststoffzwischenschicht Aussparungen aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckbleche (4, 5, 4', 5') das gesamte Blechteil (1, 19, 19') überspannen.1. weldable multi-layer sheet metal part,
with an upper and a lower cover plate and at least one plastic intermediate layer arranged between these cover plates with low electrical conductivity,
wherein the sheet metal part comprises spatially limited welding areas in which the plastic intermediate layer has cutouts,
characterized by
that the cover plates ( 4 , 5 , 4 ', 5 ') span the entire sheet metal part ( 1 , 19 , 19 ').
mit einem oberen und einem unteren Deckblech und mindes tens einer abschnittsweise zwischen diesen Deckblechen an geordneten Kunststoffzwischenschicht,
und mit räumlich begrenzten Schweißbereichen, in denen das Blechteil ausschließlich aus elektrisch leitfähigen Werk stoffen besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß Zuschnitte des oberen und des unteren Deckblechs (4', 5') hergestellt werden,
daß ein Zuschnitt der Kunststoffzwischenschicht (7') her gestellt wird, der im Bereich der Schweißbereiche (8', 8", 23) mit Aussparungen (21, 24) versehen ist,
daß die Zuschnitte der Deckbleche (4', 5') und der Kunst stoffzwischenschicht (7') aufeinandergelegt und zur Bil dung des mehrschichtigen Blechteils (1, 19, 19') miteinander verbunden werden.4. Process for producing a weldable multi-layer sheet metal part,
with an upper and a lower cover plate and at least one section between these cover plates on an ordered plastic intermediate layer,
and with spatially limited welding areas in which the sheet metal part consists exclusively of electrically conductive materials,
characterized,
that cuts of the upper and lower cover plates ( 4 ', 5 ') are produced,
that a cut of the plastic intermediate layer ( 7 ') is made, which is provided in the area of the welding areas ( 8 ', 8 ", 23 ) with recesses ( 21 , 24 ),
that the blanks of the cover plates ( 4 ', 5 ') and the plastic intermediate layer ( 7 ') are placed one on top of the other and to form the multilayer sheet metal part ( 1 , 19 , 19 ').
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ID=7676993
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|---|---|---|---|
| DE2001111567 Withdrawn DE10111567A1 (en) | 2001-03-10 | 2001-03-10 | Weldable multilayer sandwich structured component, for vehicle construction, comprises metal plates on both sides of a smaller plastic core layer leaving free metal edges for welding |
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