DE102008027164A1

DE102008027164A1 - Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Blechteilen

Info

Publication number: DE102008027164A1
Application number: DE102008027164A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. Bernhardt; Daniel Dipl.-Ing. Zauner (FH)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2009-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Blechteilen (12), insbesondere von Teilen für Kraftfahrzeugkarosserien, wobei auf die Kontaktfläche der zu verbindenden Teile ein flüssiger Klebstoff (14) aufgebracht wird, die Teile anschließend untereinander in Berührung gebracht werden, so dass sie durch den Klebstoff vorfixiert werden, und anschließend die Teile durch eine im Bereich der Kontaktfläche verlaufende Schweißnaht verbunden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum stoffschlüssigen Fügen von Blechteilen.
Beim Fügen von Blechteilen, insbesondere mit Laserschweißverfahren, sind in der Regel komplizierte Haltevorrichtungen nötig, welche die zu verbindenden Teile gegeneinander fixieren. Insbesondere bei komplexen Formen der zu verbindenden Bauteile ist eine Vielzahl von Spannvorrichtungen und Abstandshaltern nötig, um eine lagerichtige Positionierung der Teile während des Schweißvorgangs zu gewährleisten. Laserschweißverfahren werden weiterhin aus Arbeitsschutzgründen in der Regel in geschlossenen Laserzellen durchgeführt, was zu weiteren prozesstechnischen Komplikationen bei der Handhabung und Fixierung der zu verschweißenden Bauteile führt.
Aus der EP 0924021 A2 ist ein Verfahren zum Verbinden von Blechteilen im Überlappstoß bekannt, bei dem die Blechteile vor der Laserverschweißung mittels eines trägerfreien Hochleistungsklebestreifens unter Druck verklebt werden, um so eine Vorfixierung zu erreichen. Die Verwendung solcher Klebestreifen bedingt dabei einen Mindestabstand von 0,2 mm zwischen den zu verschweißenden Blechteilen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bestehende Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Blechteilen insbesondere unter Hinblick auf prozesstechnische Vereinfachungen und kürzere Taktzeiten bei der Massenproduktion vorteilhaft weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1.
In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei auf die Kontaktfläche der zu verbindenden Teile ein flüssiger Klebstofffilm aufgebracht, der die Teile durch Verkleben vorfixiert. Die Verwendung flüssiger Klebstoffe erlaubt dabei vorteilhaft eine mengengenaue und lagepräzise Aufbringung des verwendeten Klebstoffs. Durch die Verwendung eines flüssigen Klebstoffs kann weiterhin der Einsatz von Abstandshaltern entfallen, da die Spaltbreite zwischen den zu verbindenden Teilen über die Menge des aufgebrachten Klebstoffes exakt einstellbar ist, und hierbei auch die oben genannten 0,2 mm unterschreiten kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden dem Klebstoff kugelförmige Stahl- oder Glaskörper mit einem definierten Durchmesser beigemengt, was eine noch präzisere Einstellung des Spaltabstandes zwischen den zu verbindenden Bauteilen ermöglicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Schweißnaht zwischen den zu verbindenden Bauteilen durch ein Laserschweißverfahren erzeugt. Durch den besonders geringen, lokal begrenzten Wärmeeintrag bei Laserschweißverfahren wird vorteilhaft ein geringer Abstand zwischen Klebefläche und Schweißnaht ermöglicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird in einem ersten Schritt eine Mehrzahl von Blechteilen über Klebeverbindungen gegeneinander fixiert, und anschließend über Schweißverbindungen verbunden. Hierbei wird im ersten Verfahrensschritt nicht nur eine Kontaktfläche mit Klebstoff versehen, die Verklebung erfolgt vielmehr über mehrere Flächen. Es können dabei mehrere Bleche auf ein Grundblech aufgeklebt und anschließend über getrennte Schweißnähte mit diesem verbunden werden. Weiterhin ist es möglich mehrere Bleche stapelartig übereinander anzuordnen und die gesamte Anordnung anschließend durch eine einzelne, den gesamten Stapel durchsetzende Schweißnaht zu verbinden. Gerade bei Mehrblechverbindungen kommen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere das Wegfallen komplexer Spann- und Abstandshaltervorrichtungen, in erhöhtem Maße zum Tragen. Vorteilhaft verringert sich hier der prozesstechnische Aufwand, sowie die Taktzeit bei der Serienfertigung von Bauteilen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, wobei
1 eine schematische Darstellung zweier durch das erfindungsgemäße Verfahren verbundener Teile zeigt.
In einem ersten Verfahrensschritt wird auf ein Blechbauteil 12 ein flüssiger Klebstoff 14 aufgebracht, der zur Sicherstellung eines präzisen Spaltmaßes Stahlkugeln 16 enthält. Durch die Auswahl der aufgetragenen Klebstoffmenge sowie durch die Vorgabe eines festen Durchmessers für die Stahlkugeln 16 kann somit der Spaltabstand zwischen dem Bauteil 12 und dem zweiten, damit zu verbindenden Bauteil 18 exakt eingestellt werden.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird nun das Bauteil 18 mit dem aufgebrachten Klebstoff 14 in einem Flanschbereich 20 in Verbindung gebracht, und so die Bauteile 18 und 12 gegeneinander fixiert.
Nach einem eventuellen Vorhärten des Klebstoffs 14 werden die vorfixierten Bauteile in eine Laserzelle überführt, wo mittels eines von einer Laserquelle 22 bereitgestellten Laserstrahls 24 eine Schweißverbindung 26 zwischen den Bauteilen 12 und 18 erzeugt wird. Die Schweißnaht 26 liegt dabei bevorzugt in einem klebstofffreien Bereich 28 des Flansches 20.
Die hier gezeigte Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht besonders vorteilhaft, stoffschlüssige Verbindungen zwischen Bauteilen zu erzeugen, bei denen wie bei der in 1 gezeigten Innenflanschverbindung nur eine einseitige Zugänglichkeit besteht. Durch die Vorfixierung der Bauteile 12 und 18 über die Klebstoffschicht 14 sind während des Schweißvorgangs im letzten Verfahrensschritt keine weiteren Spannelemente zur Positionierung der beiden Bauteile mehr nötig. Präzise Dosierung der Klebstoffmenge 14 sowie das Einbringen von kugelförmigen Elementen 16 ermöglicht den Verzicht auf Abstandshaltevorrichtungen, wie sie beim konventionellen Laserschweißen zur Sicherstellung eines definierten Spaltmaßes verwendet werden.
Neben der Vorfixierung der beiden Bauteile 12 und 18 kann die Klebstoffschicht 14 auch die zusätzliche Funktion einer Abdichtung im Verbindungsbereich zwischen den beiden Bauteilen erfüllen. Verglichen mit konventionellen Fügetechniken, wie zum Beispiel konventionellem Laserschweißen, wird somit eine verbesserte Abdichtung und damit auch ein verbesserter Korrosionsschutz im Bereich der Fügestelle erzielt.
Über ein definiertes Einstellen des Abstands zwischen Lasernaht 26 und Klebstofffilm 14 kann weiterhin ein gewünschtes Ausmaß an Wärmeübertragung auf den Klebstoff 14 während des Anbringens der Schweißnaht 26 erzielt werden. Dadurch ist beispielsweise eine Versiegelung der Schweißnähte durch eine partielle Wiederverflüssigung des schon ausgehärteten Klebstoffs 14 während des Schweißprozesses möglich.
Durch die Kombination von punkt- oder nahtförmigen stoffschlüssigen Verbindungen 26 mit einer zusätzlichen flächigen stoffschlüssigen Verbindung 14 werden weiterhin die mechanischen Eigenschaften der Verbindung zwischen den Bauteilen 12 und 18 verbessert. Insbesondere wird eine hohe Ermüdungsfestigkeit bei gleichzeitig guter Alterungsbeständigkeit erreicht.
Neben einer Anwendung bei Laserschweißverfahren ist eine Vorfixierung von Bauteilen durch eine Klebeverbindung 14 auch in Kombination mit anderen Fügetechniken denkbar. Insbesondere kann eine weitere stoffschlüssige Verbindung von durch Kleben vorfixierten Bauteilen auch durch Punktschweißen, Buckelschweißen oder MIG/MAG-Schweißen erzeugt werden. Auch formschlüssige Verbindungen, wie zum Beispiel durch Nieten oder Schrauben sind denkbar.
Die oben genannten Vorteile, insbesondere die erleichterte Handhabung durch Vorfixierung der Bauteile, kommen auch bei einem solchen Fügeverfahren zum Tragen, und ermöglichen eine erleichterte Automatisierung, prozesstechnische Vereinfachung sowie eine Verkürzung der Taktzeiten bei der Serienfertigung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0924021 A2 [0003]

Claims

Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Blechteilen (12), insbesondere von Teilen für Kraftfahrzeugkarosserien, mit den Schritten: – Aufbringen eines flüssigen Klebstoffs (14) auf eine eine Kontaktfläche zumindest eines der zu verbindenden Blechteile (12), – In-Berührung-bringen der zu verbindenden Blechteile (12) über die Kontaktfläche, – Verschweißen der zu verbindenden Blechteile (12) in einem Bereich der Kontaktfläche.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiger Klebstoff (14) verwendet wird, dem kugelförmige Stahl- und/oder Glaskörper (16) beigemengt sind, welche einen vorbestimmten Durchmesser aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung durch ein Laserschweißverfahren erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Mehrzahl von Kontaktflächen zumindest eines der zu verbindenden Blechteile ein flüssiger Klebstoff (14) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Blechteile in einem klebstofffreien Bereich zumindest einer Kontaktfläche verschweißt werden.