DE102006030507A1 - Method for thermally joining two components made from materials having different heat expansion coefficients comprises cooling one component in a region connected to the joining zone - Google Patents

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Abstract

Method for thermally joining two components (2, 3) made from materials having different heat expansion coefficients comprises cooling one component (2) made from a material with the higher heat expansion coefficient in a region (8) connected to the joining zone (4). An independent claim is also included for a device for thermally joining two components made from materials having different heat expansion coefficients comprising a unit for heating the two components in a joining zone and a unit for introducing an additive (7) into the joining zone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Fügen zweier aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehender Bauteile nach der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum thermischen Fügen zweier aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehender Bauteile gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.The The invention relates to a method for thermal joining two made of materials with different thermal expansion coefficients existing components according to the in the preamble of claims 1 and 3 closer Furthermore, the invention relates to a device for thermal joining two of materials with different thermal expansion coefficients existing components according to the preamble of claim 9.

Aus der DE 43 24 349 A1 ist ein Lötverfahren zur Herstellung von Metallverbundkonstruktionen, insbesondere von Aluminiumverbundkonstruktionen bekannt. Dabei wird ein Flussmittel zusammen mit einem ein Eutektikum bildenden Zusatzwerkstoff verwendet, der unter Wärmeeinwirkung eine metallurgische Bindung zwischen den Metallen der zu verbindenden Metallteile durch Erzeugung eines eutektischen Schmelzflusses in der Oberfläche dieser Metallteile herstellt.From the DE 43 24 349 A1 is a soldering process for the production of metal composite structures, in particular of aluminum composite structures known. In this case, a flux is used together with a forming a eutectic filler, which produces a metallurgical bond between the metals of the metal parts to be joined by generating a eutectic melt flow in the surface of these metal parts under heat.

Die DE 100 17 453 B4 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Schweiß- bzw. Lötverbindung zwischen einem mit Zink oder Aluminium beschichteten Stahl- und einem Aluminiumwerkstoff unter Verwendung einer ZnAl-Legierung als Zusatzwerkstoff. Durch Verwendung der ZnAl-Legierung als Zusatzwerkstoff soll das Auftreten intermetallischer Phasen soweit als möglich vermieden werden, um eine Verbindung zu schaffen, die hohen mechanischen Beanspruchungen standhält.The DE 100 17 453 B4 describes a method of making a weld or solder joint between a zinc or aluminum coated steel and an aluminum material using a ZnAl alloy as the filler material. By using the ZnAl alloy as filler material, the occurrence of intermetallic phases should be avoided as far as possible in order to create a compound that withstands high mechanical stresses.

Bei aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Verfahren zum thermischen Fügen, wie beispielsweise dem Laserstrahllöten, kommt es aufgrund der erforderlichen Wärmeeinbringung bei der Herstellung von metallischen Mischverbindungen aus Materialkombinationen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, insbesondere beim Verbinden eines Aluminium- mit einem Stahlwerkstoff, zu einer Relativbewegung zwischen den Fügepartnern, da die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu unterschiedlichen Längungen der beiden Bauteile führen. Durch das Erstarren des Lots werden diese Relativbewegungen eingefroren, was zu Problemen hinsichtlich der Maßhaltigkeit der erzeugten Werkstücke sowie zu einem Verzug der Bauteile führen kann.at Thermal process known from the general state of the art Put, such as the laser beam soldering, it comes from the required heat input in the production of metallic mixed compounds from material combinations with different thermal expansion coefficients, in particular when connecting an aluminum and a steel material, to a Relative movement between the joining partners, because the different thermal expansion coefficients too different elongations lead the two components. The solidification of the solder causes these relative movements to be frozen, resulting in problems regarding the dimensional accuracy of the produced workpieces as well lead to a delay of the components can.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Fügen zweier aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehender Bauteile zu schaffen, durch welches bzw. welche trotz der unterschiedlichen Längung der Bauteile maßhaltige und spannungsfreie Werkstücke hergestellt werden können.It is therefore an object of the present invention, a method and a device for thermal joining two of materials with different thermal expansion coefficients existing components to create by which or which despite the different elongation the components dimensionally stable and stress-free workpieces can be produced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention this Problem solved by the features mentioned in claim 1.

Durch die erfindungsgemäße gezielte Reduzierung der Temperatur des Bauteils aus dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten und die damit verbundene Reduzierung der geometrischen Ausbreitung der thermisch beeinflussten Zone wird die sich aufgrund der Erwärmung desselben ergebende Ausdehnung so kompensiert, dass im Idealfall beide Bauteile sich um denselben Betrag längen, so dass sich keine unterschiedliche Längung ergibt und ein maßhaltiges Werkstück hergestellt werden kann. Auch die sich ansonsten ergebenden Verspannungen zwischen den Bauteilen treten durch die erfindungsgemäße Lösung nicht nur oder in erheblich geringerer Ausprägung auf, da sich beide Bauteile beim Abkühlen im wesentlichen gleich verhalten können.By the targeted according to the invention Reduction of the temperature of the component from the material with the higher CTE and the associated reduction in geometric propagation the thermally affected zone becomes due to the heating of the same resulting expansion compensated so that, ideally, both components lengthen by the same amount, so that no different elongation results and a dimensionally stable workpiece can be produced. Also the otherwise resulting tension between the components do not occur by the solution according to the invention only or to a significantly lesser extent, since both components on cooling can behave essentially the same.

Ein alternatives Verfahren ergibt sich aus den Merkmalen von Anspruch 3.One alternative method results from the features of claim Third

Alternativ zu der Kühlung des Bauteils mit der höheren Wärmeausdehnung kann auch das Bauteil mit der größeren Wärmeausdehnung erwärmt werden, um eine im wesentlichen gleiche Längenausdehnung der beiden Bauteile zu erreichen und damit die bereits oben genannten Vorteile hinsichtlich Maßhaltigkeit und Verspannungsfreiheit zu erzielen.alternative to the cooling of the component with the higher thermal expansion can also be the component with the greater thermal expansion to be heated a substantially equal length extension of the two components to achieve and thus the above-mentioned advantages in terms of dimensional accuracy and to achieve freedom from distortion.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Breite des sich an die Fügezone anschließenden, erwärmten bzw. gekühlten Bereichs erheblich größer als die Breite der Fügezone ist. Durch eine ausreichende Breite des gekühlten bzw. erwärmten Bereichs wird sichergestellt, dass sich der beschriebene vorteilhafte Effekt auch bei der Herstellung einer Vielzahl von Werkstü cken nacheinander im Sinne einer Serienfertigung einstellt.In a very advantageous embodiment of the invention can be provided be that the width of the adjoining the joining zone, heated or cooled Area considerably larger than the width of the joining zone is. By a sufficient width of the cooled or heated area it is ensured that the described advantageous effect also in the production of a variety of workpieces successively sets in the sense of a series production.

Selbstverständlich können die beiden Verfahren auch kombiniert werden, beispielsweise um keine zu starke Abkühlung bzw. Erwärmung erforderlich zu machen.Of course, the Both methods can also be combined, for example, none too much cooling or warming to make necessary.

Eine die oben genannte Aufgabe lösende Vorrichtung ist in Anspruch 9 angegeben.A the above object releasing device is specified in claim 9.

Mit der erfindungsgemäßen, in dem sich an die Fügezone anschließenden Bereich vorgesehene Kühleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach realisieren.With the inventive, in to the joining zone subsequent Area provided cooling device the device according to the invention can be the inventive method very easy to realize.

Zusätzliche Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können vermieden werden, wenn die Kühleinrichtung so ausgebildet ist, dass sie zum Andrücken des aus dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehenden Bauteils an das andere Bauteil geeignet ist.Additional components of the device according to the invention can be avoided if the cooling device is designed such that it can be used for pressing the material made of the material with the higher heat coefficient of expansion of existing component to the other component is suitable.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.Further yield advantageous embodiments and refinements of the invention from the remaining subclaims. Below is an embodiment of the invention shown in principle with reference to the drawing.

Es zeigt:It shows:

1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und 1 a plan view of the inventive device for carrying out the method according to the invention; and

2 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß dem Pfeil II von 1. 2 a view of the device according to the arrow II of 1 ,

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum thermischen Fügen zweier Bauteile 2 und 3, die aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen. Bei dem ersten Bauteil 2 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein aus einem Aluminiumwerkstoff bestehendes Dach 2a einer Karosserie eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, wohingegen das Bauteil 3 als aus einem Stahlwerkstoff bestehender Seitenwandrahmen 3a des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, an dem das Dach 2a mittels des nachfolgend beschriebenen Verfahrens des thermischen Fügens angebracht wird. Wie üblich weist das Kraftfahrzeug zwei im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Seitenwandrahmen 3a auf, wobei im vorliegenden Fall jedoch lediglich einer dargestellt ist. 1 shows a device 1 for thermal joining of two components 2 and 3 consisting of materials with different thermal expansion coefficients. At the first component 2 In the present exemplary embodiment, this is a roof made of an aluminum material 2a a body of a motor vehicle, not shown in its entirety, whereas the component 3 as consisting of a steel material sidewall frame 3a is formed of the motor vehicle, on which the roof 2a is attached by means of the method of thermal joining described below. As usual, the motor vehicle has two substantially mutually parallel side wall frame 3a but in the present case only one is shown.

Die beiden Bauteile 2 und 3 werden in einer Fügezone 4 miteinander verbunden, wobei sie zuvor mittels einer Einrichtung 5 zum Erwärmen der beiden Bauteile 2 und 3 auf eine ausreichende Temperatur, z. B. 400°C, gebracht werden. Die Einrichtung 5 ist im vorliegenden Fall durch einen Laserstrahl 5a gebildet, es könnte sich jedoch auch um einen Elektronenstrahl oder um eine ein Plasma erzeugende Einrichtung handeln, mit dem die beiden Bauteile 2 und 3 erwärmt werden. In dem Fall des Einsatzes des Laserstrahls 5a oder des Elektronenstrahls erfolgt das Erwärmen der Bauteile 2 und 3 in der Fügezone 4 somit mittels eines Strahlverfahrens. Des weiteren ist eine Einrichtung 6 zum Zuführen eines Zusatzmaterials 7 in die Fügezone 4 vorgesehen. Bei dem Zusatzmaterial 7 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein Lot, so dass das mit der Vorrichtung 1 durchführbare Verfahren zum thermischen Fügen der beiden Bauteile 2 und 3 in dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel Laserstrahllöten ist. Da die prinzipielle Vorgehensweise beim Laserstrahllöten an sich bekannt ist, muss es an dieser Stelle nicht näher erläutert werden und es können bei diesem Verfahren an die Ausgestaltung der jeweiligen Bauteile 2 und 3, an die für die beiden Bauteile 2 und 3 verwendeten Materialien sowie an die Festigkeitsanforderungen angepasste Parameter eingesetzt werden. Beim Laserstrahllöten der beiden Bauteile 2 und 3 handelt es sich um einen fortschreitenden Prozess, bei dem der Laserstrahl 5a und das Zusatzmaterial 7 kontinuierlich entlang der beiden Bauteile 2 und 3 bewegt werden.The two components 2 and 3 be in a joining zone 4 connected to each other, whereby they previously by means of a device 5 for heating the two components 2 and 3 to a sufficient temperature, for. B. 400 ° C, are brought. The device 5 is in the present case by a laser beam 5a However, it could also be an electron beam or a plasma generating device, with which the two components 2 and 3 to be heated. In the case of using the laser beam 5a or the electron beam, the heating of the components takes place 2 and 3 in the joining zone 4 thus by means of a blasting process. Furthermore, there is a device 6 for supplying an additional material 7 in the joining zone 4 intended. With the additional material 7 this is a solder in the present case, so that with the device 1 feasible method for thermal joining of the two components 2 and 3 In the embodiment described herein laser beam soldering is. Since the basic procedure in laser beam soldering is known per se, it need not be explained in detail here and it can in this method to the design of the respective components 2 and 3 , to which for the two components 2 and 3 used materials and adjusted to the strength requirements parameters. When laser beam soldering of the two components 2 and 3 It is a progressive process in which the laser beam 5a and the additional material 7 continuously along the two components 2 and 3 to be moved.

Um für eine gleichmäßige Ausdehnung der beiden aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehenden Bauteile 2 und 3 während der Erwärmung bzw. während des sich unmittelbar daran anschließenden thermischen Fügens zu sorgen, wird im vorliegenden Fall das Bauteil 2 aus dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizient, also das Dach 2a, in einem sich an die Fügezone 4 anschließenden Bereich 8 gekühlt. Hierfür weist die Vorrichtung 1 eine Kühleinrichtung 9 auf, die im vorliegenden Fall als flüssigkeitsgekühlte, rohrförmige Schiene 9a ausgebildet ist, im wesentlichen parallel zu der Fügezone 4 verläuft und gleichzeitig zum Andrücken des Bauteils 2 an das Bauteil 3 geeignet ist bzw. dient. Durch das Abkühlen mittels der Kühleinrichtung 9 wird in dem sich an die Fügezone 4 anschließenden Bereich 8 eine erhebliche Temperaturverringerung und dadurch eine entsprechend geringere Wärmeausdehnung erreicht. Die Schiene 9a besteht aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Kupferwerkstoff, und ist mit einer nicht dargestellten Hebe- und Senkeinrichtung versehen, so dass sie in der Lage ist, das Dach 2a auf die beiden Seitenrahmen 2b zu pressen. Hierbei sollte darauf geachtet werden, dass die an die Kontur des zu kühlenden Bauteils 2 angepasste Schiene 9a kein Hindernis für die Einrichtung 5 zum Erwärmen der beiden Bauteile 2 und 3 sowie für die Einrichtung 6 zum Zuführen des Zusatzmaterials 7 darstellt. Alternativ kann die Schiene 9a auch an der Unterseite des Daches 3a vorgesehen sein.In order for a uniform expansion of the two consisting of materials with different coefficients of thermal expansion components 2 and 3 during the heating or during the immediately following thermal joining, in the present case, the component 2 from the material with the higher thermal expansion coefficient, ie the roof 2a , in one to the joining zone 4 adjoining area 8th cooled. For this purpose, the device 1 a cooling device 9 in the present case as a liquid-cooled, tubular rail 9a is formed, substantially parallel to the joint zone 4 runs and at the same time for pressing the component 2 to the component 3 is suitable or serves. By cooling by means of the cooling device 9 becomes in the itself at the joining zone 4 adjoining area 8th a significant reduction in temperature and thus achieved a correspondingly lower thermal expansion. The rail 9a consists of a metallic material, preferably of a copper material, and is provided with a lifting and lowering device, not shown, so that it is capable of the roof 2a on the two side frames 2 B to squeeze. Care should be taken here that the contour of the component to be cooled 2 adapted rail 9a no obstacle to the facility 5 for heating the two components 2 and 3 as well as for the institution 6 for feeding the additional material 7 represents. Alternatively, the rail 9a also at the bottom of the roof 3a be provided.

Durch die Verwendung der Schiene 9a ist die Breite des sich an die Fügezone 4 anschießenden gekühlten Bereichs 8 erheblich größer als die Breite der Fügezone 4 selbst, so dass eine schnelle Wärmeabfuhr aus dem Bereich der Fügezone 4 sichergestellt ist. Die Flüssigkeitskühlung der rohrförmigen Schiene 9a ist im Hinblick auf einen Serieneinsatz der Vorrichtung 1 und des damit ausgeführten Verfahrens sinnvoll, da eine nicht gekühlte Andruckeinrichtung zwar für eine kurzfristige Abkühlung des Bauteils 2 sorgen könnte, es bei der Serienfertigung jedoch zu einer derartigen Erwärmung der Schiene 9a käme, dass nur eine geringe Anzahl an Werkstücken hergestellt werden könnte.By using the rail 9a is the width of the joining zone 4 Next chilled area 8th considerably larger than the width of the joining zone 4 itself, allowing a quick heat dissipation from the area of the joining zone 4 is ensured. The liquid cooling of the tubular rail 9a is in view of a serial use of the device 1 and the process carried out so useful, since a non-cooled pressure device for a short-term cooling of the component 2 However, in series production it could lead to such heating of the rail 9a would come that only a small number of workpieces could be produced.

Alternativ zu der Abkühlung des Bauteils 2 aus dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten wäre es auch möglich, das Bauteil 3 aus dem Material mit dem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erwärmen, beispielsweise indem der Laserstrahl in einer entsprechenden Breite auf das Bauteil 3 aufgebracht wird, wobei selbstverständlich auch andere Möglichkeiten zur Erwärmung des Bauteils 3 bestehen. Auch in diesem Fall könnte sich bei entsprechender Auslegung der Erwärmung, die in dem sich an die Fügezone 4 anschließenden Bereich 8 zu einer höheren Temperatur als in der Fügezone 4 selbst führen sollte, eine im wesentlichen identische Längung der beiden Bauteile 2 und 3 ergeben. Auch eine Kombination der Abkühlung des Bauteils 2 und der Erwärmung des Bauteils 3 wäre in diesem Zusammenhang denkbar, zum Beispiel wenn sich durch eine Kühlung alleine noch nicht der gewünschten Effekt erzielen lässt.Alternatively to the cooling of the component 2 From the material with the higher coefficient of thermal expansion, it would also be possible, the component 3 to heat from the material with the lower coefficient of thermal expansion, for example wise by the laser beam in a corresponding width on the component 3 is applied, of course, other ways to heat the component 3 consist. In this case, too, with an appropriate design of the heating, which in which the joining zone 4 adjoining area 8th to a higher temperature than in the joining zone 4 itself should result in a substantially identical elongation of the two components 2 and 3 result. Also a combination of the cooling of the component 2 and the heating of the component 3 would be conceivable in this context, for example, when cooling alone can not achieve the desired effect.

Alternativ zu der Verbindung eines Stahl- mit einem Aluminiumwerkstoffs mittels Löten könnte das beschriebene Verfahren beispielsweise auch zum Verschweißen eines Aluminium- mit einem Magnesiumwerkstoffes eingesetzt werden. Des weiteren ist es selbstverständlich auch zum thermischen Fügen anderer Bauteile als dem Dach 2a und dem Seitenwandrahmen 3a geeignet.As an alternative to the connection of a steel and an aluminum material by means of soldering, the method described could also be used, for example, for welding an aluminum material to a magnesium material. Furthermore, it is of course also for the thermal joining of other components than the roof 2a and the sidewall frame 3a suitable.

Claims (13)

Verfahren zum thermischen Fügen zweier aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehender Bauteile, wobei die beiden Bauteile in einer Fügezone erwärmt werden, und wobei in die Fügezone ein Zusatzmaterial zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) aus dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizient in einem sich an die Fügezone (4) anschließenden Bereich (8) gekühlt wird.Process for the thermal joining of two components consisting of materials having different coefficients of thermal expansion, wherein the two components are heated in a joining zone, and wherein a filler material is fed into the joining zone, characterized in that the component ( 2 ) of the material with the higher coefficient of thermal expansion in a joint zone ( 4 ) subsequent area ( 8th ) is cooled. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) aus dem Material mit dem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem sich an die Fügezone (4) anschließenden Bereich (8) erwärmt wird.Method according to claim 1, characterized in that the component ( 3 ) of the material having the lower coefficient of thermal expansion in a joint zone ( 4 ) subsequent area ( 8th ) is heated. Verfahren zum thermischen Fügen zweier aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehender Bauteile, wobei die beiden Bauteile in einer Fügezone erwärmt werden, und wobei in die Fügezone ein Zusatzmaterial zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) aus dem Material mit dem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem sich an die Fügezone (4) anschließenden Bereich (8) erwärmt wird.Process for the thermal joining of two components consisting of materials having different coefficients of thermal expansion, wherein the two components are heated in a joining zone, and wherein a filler material is fed into the joining zone, characterized in that the component ( 3 ) of the material having the lower coefficient of thermal expansion in a joint zone ( 4 ) subsequent area ( 8th ) is heated. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) aus dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizient in einem sich an die Fügezone (4) anschließenden Bereich (8) gekühlt wird.Method according to claim 3, characterized in that the component ( 2 ) of the material with the higher coefficient of thermal expansion in a joint zone ( 4 ) subsequent area ( 8th ) is cooled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des sich an die Fügezone (4) anschließenden, erwärmten bzw. gekühlten Bereichs (8) erheblich größer als die Breite der Fügezone (4) ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the width of the joining zone ( 4 ) subsequent, heated or cooled area ( 8th ) considerably larger than the width of the joining zone ( 4 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Bauteil (2) aus einem Aluminiumwerkstoff und das andere Bauteil (3) aus einem Stahlwerkstoff bestehen.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the one component ( 2 ) of an aluminum material and the other component ( 3 ) consist of a steel material. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) aus dem Aluminiumwerkstoff das Dach (2a) eines Kraftfahrzeugs und das Bauteil (3) aus dem Stahlwerkstoff ein Seitenwandrahmen (3a) sind.Method according to claim 6, characterized in that the component ( 2 ) from the aluminum material the roof ( 2a ) of a motor vehicle and the component ( 3 ) of the steel material, a side wall frame ( 3a ) are. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen der Bauteile (2, 3) in der Fügezone (4) mittels eines Strahlverfahrens erfolgt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heating of the components ( 2 . 3 ) in the joining zone ( 4 ) by means of a blasting process. Vorrichtung zum thermischen Fügen zweier aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehender Bauteile, mit einer Einrichtung zum Erwärmen der beiden Bauteile in einer Fügezone und mit einer Einrichtung zum Zuführen eines Zusatzmaterials in die Fügezone, dadurch gekennzeichnet, dass in einem sich an die Fügezone (4) anschließenden Bereich (8) eine mit dem aus dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehenden Bauteil (2) in Berührungsverbindung stehende Kühleinrichtung (9) vorgesehen ist.Device for the thermal joining of two components consisting of materials with different coefficients of thermal expansion, with a device for heating the two components in a joining zone and with a device for feeding an additional material into the joining zone, characterized in that in a joint zone ( 4 ) subsequent area ( 8th ) one with the component consisting of the material with the higher coefficient of thermal expansion ( 2 ) in contact connection cooling device ( 9 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (9) so ausgebildet ist, dass sie zum Andrücken des aus dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehenden Bauteils (2) an das andere Bauteil (3) geeignet ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the cooling device ( 9 ) is formed so that it is for pressing the existing of the material having the higher coefficient of thermal expansion component ( 2 ) to the other component ( 3 ) suitable is. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (9) als flüssigkeitsgekühlte, rohrförmige Schiene (9a) ausgebildet ist, welche an die Kontur des zu kühlenden Bauteils (2) angepasst ist.Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that the cooling device ( 9 ) as a liquid-cooled, tubular rail ( 9a ) is formed, which to the contour of the component to be cooled ( 2 ) is adjusted. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (9) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Kupferwerkstoff, besteht.Apparatus according to claim 9, 10 or 11, characterized in that the cooling device ( 9 ) consists of a metallic material, in particular a copper material. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zum Erwärmen der beiden Bauteile (2, 3) in der Fügezone (4) als Laserstrahl (5a), Elektronenstrahl oder ein Plasma erzeugende Einrichtung ausgebildet ist.Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the device ( 5 ) for heating the two components ( 2 . 3 ) in the joining zone ( 4 ) as a laser beam ( 5a ), Electron beam or a plasma generating device is formed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013010417B3 (en) * 2013-06-21 2014-07-31 Audi Ag Joining outer body sheet metal parts of motor vehicle e.g. passenger car, by preventing thermally induced distortions in metal parts using heat-conducting unit including applying spray mass, adhesive and/or contact-pressure, and joining
WO2015166149A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Method of assembly by discontinuous thermal welding along the join of a steel sheet with an aluminium sheet, with deposition of a clean material to form a sealed joint on the join
JP2017043129A (en) * 2015-08-24 2017-03-02 株式会社神戸製鋼所 Structure body and structure member including dissimilar material jointing structure

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE522838C (en) * 1929-06-21 1931-04-15 Aeg Welded connection between workpieces with different expansion coefficients
DE2003858A1 (en) * 1969-02-14 1970-09-10 Fagersta Bruks Ab Brazing process
DE68904980T2 (en) * 1988-05-06 1993-06-24 Babcock & Wilcox Co COOLING OF WORKPIECES PRODUCED BY SHAPING ORDER WELDING.
DE4324349A1 (en) * 1993-07-20 1995-01-26 Alcan Gmbh Soldering method for producing composite metal constructions
DE29719435U1 (en) * 1996-11-07 1998-02-05 Nacap Nederland Bv Device for cooling a substantially cylindrical workpiece
DE10143697A1 (en) * 2000-09-06 2002-03-14 Inocon Technologie Gmbh Process for removing heat from the soldering or welding region of two metallic workpieces comprises measuring the temperature of the metallic materials to be joined
DE10017453B4 (en) * 2000-04-07 2004-11-04 Audi Ag Process for producing a welded or soldered connection

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE522838C (en) * 1929-06-21 1931-04-15 Aeg Welded connection between workpieces with different expansion coefficients
DE2003858A1 (en) * 1969-02-14 1970-09-10 Fagersta Bruks Ab Brazing process
DE68904980T2 (en) * 1988-05-06 1993-06-24 Babcock & Wilcox Co COOLING OF WORKPIECES PRODUCED BY SHAPING ORDER WELDING.
DE4324349A1 (en) * 1993-07-20 1995-01-26 Alcan Gmbh Soldering method for producing composite metal constructions
DE29719435U1 (en) * 1996-11-07 1998-02-05 Nacap Nederland Bv Device for cooling a substantially cylindrical workpiece
DE10017453B4 (en) * 2000-04-07 2004-11-04 Audi Ag Process for producing a welded or soldered connection
DE10143697A1 (en) * 2000-09-06 2002-03-14 Inocon Technologie Gmbh Process for removing heat from the soldering or welding region of two metallic workpieces comprises measuring the temperature of the metallic materials to be joined

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013010417B3 (en) * 2013-06-21 2014-07-31 Audi Ag Joining outer body sheet metal parts of motor vehicle e.g. passenger car, by preventing thermally induced distortions in metal parts using heat-conducting unit including applying spray mass, adhesive and/or contact-pressure, and joining
WO2015166149A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Method of assembly by discontinuous thermal welding along the join of a steel sheet with an aluminium sheet, with deposition of a clean material to form a sealed joint on the join
FR3020583A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-06 Peugeot Citroen Automobiles Sa METHOD FOR ASSEMBLING SHEETS IN DIFFERENT MATERIALS
CN106470788A (en) * 2014-04-30 2017-03-01 标致雪铁龙集团 The assemble method of the thermal weld being interrupted by the interface along steel sheet metal component and aluminum sheet metal component using the deposition being suitable to the material that sealed interface is formed on interface
JP2017043129A (en) * 2015-08-24 2017-03-02 株式会社神戸製鋼所 Structure body and structure member including dissimilar material jointing structure
CN107922011A (en) * 2015-08-24 2018-04-17 株式会社神户制钢所 The structure and structure member of connected structure including dissimilar material
EP3342686A4 (en) * 2015-08-24 2019-05-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Structure body including dissimilar material connection structure, and structure member
US10513296B2 (en) 2015-08-24 2019-12-24 Kobe Steel, Ltd. Structure and structure member including joint structure of dissimilar materials
CN107922011B (en) * 2015-08-24 2021-07-16 株式会社神户制钢所 Structure body and structural member including joint structure of dissimilar materials

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