-
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil, insbesondere ein in Leichtbauweise hergestelltes Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil.
-
Die
DE 199 18 758 B4 beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Erzeugung einer Korrosionsschutzschicht, wobei Teilflächen von Karosserieteilen mit auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigten Partikeln bestrahlt werden. Infolge der Beschleunigung der Partikel auf Überschallgeschwindigkeit prallen diese mit sehr hoher kinetischer Energie auf die Teilflächen auf. Hierdurch soll es zu einer mechanischen Verhakung der sich beim Aufprall verformenden Partikel kommen. Die Bestrahlung erfolgt mit kalten Partikeln, wobei eine thermische Beeinträchtigung beispielsweise von Blechen nicht gegeben ist.
-
Die
DE 44 09 619 A1 betrifft ein Maschinenteil mit lokal stark unterschiedlicher, insbesondere linienhafter Verschleißbeanspruchung, welches zumindest bereichsweise eine Oberfläche aus hartem, verschleißfestem Material aufweist. Im Bereich höchster Verschleißbeanspruchung weist das Maschinenteil eine aus der Schmelze erstarrte Schicht auf. Zudem offenbart die
DE 44 09 619 A1 , dass eine thermisch aufgespritzte Schicht vorgesehen sein kann, welche durch lokale Energieeinbringung aufgeschmolzen und dann zur Erstarrung gebracht wird. Die thermisch aufgebrachte Schicht ist allerdings nicht unbedingt auf die Stellen höchsten Verschleißes beschränkt. Vielmehr kann die thermisch aufgebrachte Schicht zur Vereinfachung des Aufspritzvorgangs über diese Bereiche hinaus reichen.
-
Die
DE 100 41 974 B4 beschreibt ein Beschichtungsverfahren für Zylinderköpfe, insbesondere von Ventilsitzen. Es werden Pulverpartikel aus mindestens drei Pulverkomponenten zu einer Funktionsschicht auf thermisch und/oder mechanisch belastete Bereiche aufgetragen. Die einzelnen Pulverkomponenten werden nicht miteinander auflegiert. Wird die Funktionsschicht mittels des Hoch geschwindigkeitsflammspritzens aufgebracht, müssen Prozessparameter so gewählt werden, dass die Pulverpartikel beim Auftreffen nicht vollständig aufschmelzen.
-
Die
DE 10 2005 002 120 A1 (=
WO 2006/074961 A2 ) befasst sich mit einem Beschichtungsverfahren, bei dem Teilbereiche einer Oberfläche eines zu beschichtenden Objekts durch thermisches Spritzen beschichtet werden. Hierbei kann es zu Oversprayanhaftungen kommen, also es werden Teilbereiche beschichtet, in denen keine Beschichtung erwünscht ist. Um Oversprayanhaftungen zu entfernen, wird eine Abdeckung aufgelegt, welche die für die Beschichtung vorgesehenen Teilbereiche (Gutschicht) nach deren Beschichtung abdeckt. Die nicht abgedeckten Bereiche werden abgestrahlt, so dass die Oversprayanhaftungen entfernt werden können.
-
Die
DE 10 2004 059 008 A1 befasst sich mit einem Verfahren zur Beschichtung einer metallischen Oberfläche eines Bauteils, bei dem in mindestens einem Schritt mindestens eine metallische Schicht aus einem gegenüber dem Werkstoff des Bauteils unedleren Material aufgebracht wird. Die Beschichtung erfolgt nur bereichsweise, wobei das Bauteil nicht getaucht wird. Gemäß einer Variante der
DE 10 2004 059 008 A1 kann die Beschichtung mittels des Flammspritzprozesses aufgebracht werden. Damit soll beispielsweise bei Längslenkern im Bereich von Verschraubungen eine Schwingungsrisskorrosion oder eine Spannungsrisskorrosion deutlich verzögert werden können.
-
Die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2007 021 736 A1 beschreibt ein Verfahren zur Nachbehandlung von Schweißverbindungen. Hierbei wird auf eine Schweißnaht an einem Werkstück eine Deckschicht durch Kaltgasspritzen aufgebracht. Insbesondere bezieht sich das Verfahren auf den Bereich des Flugzeugbaus.
-
Bauteile von Kraftfahrzeugen können zum Beispiel als Torsionsprofile, Querlenker und/oder Achsträger ausgeführt sein, um nur einige Beispiele zu nennen. Jedes einzelne Bauteil trägt mit seinem Gewicht negativ zum Kraftstoffverbrauch bei. Von daher ist die Fahrzeugindustrie bestrebt die jeweiligen Bauteile leichter zu gestalten. Gleichzeitig dürfen die Anforderungen an die Bauteileigenschaften wie zum Beispiel Festigkeit, Steifigkeit und die Lebensdauer der jeweiligen Komponenten nicht reduziert werden. Daher werden zunehmend individuell in Oberflächen, Wandstärken sowie Flächenträgheitsmomenten angepasste Bleche oder Rohre eingesetzt, aus denen die Bauteile hergestellt werden. Im Sinne der Erfindung bezieht sich der Begriff Leichtbauweise demnach auf gewichtsreduzierte Bauteile, welche den Leichtbaubestrebungen der Automobilhersteller entsprechen.
-
Fügeverbindungen können in der Art von Stumpf- oder Kehlnähten, insbesondere schweißtechnisch erzeugt werden.
-
Bei der Stumpfnaht werden zwei Bauteile mit ihren Stirnseiten stumpf aneinander gelegt, wobei die Stirnseiten jeweils so vorbereitet sind, dass im Längsschnitt gesehen beispielsweise ein V gebildet ist, wenn beide Teile etwas beabstandet (Luftspalt) an einander liegen. Mit einer ersten Schweißlage wird die so genannte Wurzellage hergestellt. An die Wurzellage schließt sich zumindest eine Decklage an. Denkbar ist auch, nur eine Lage zu schweißen, welche dann die Wurzel- und Decklage vereint, wobei dies hauptsächlich bei so genannten I-Nähten durchgeführt wird.
-
Bei der Kehlnaht werden Bauteile senkrecht, geneigt oder flach aufeinander gelegt. Die Schweißnaht wird in die durch die Bauteile gebildete Kehle gelegt. Auch hierbei wird zunächst eine Wurzellage eingebracht, auf die nachfolgend zumindest eine Decklage aufgebracht wird. Denkbar ist auch hier, nur eine Lage zu schweißen, welche dann die Wurzel- und Decklage vereint.
-
Je nach Abmessung der Bauteile, also abhängig von der Wandstärke kann die Fügeverbindung bzw. die Schweißnaht mit oder ohne Zusatzwerkstoff hergestellt werden. Wird ohne Zusatzwerkstoff geschweißt, wird üblicherweise nur eine einlagige Schweißnaht erzeugt.
-
Bei in Leichtbauweise hergestellten Bauteilen ist die Fügeverbindung bzw. die Schweißnaht entsprechend der zu erwartenden Belastungen ausgeführt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil mit verbesserten Bauteileigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Dauerfestigkeit, zu schaffen.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelost. Das Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil weist zwei Bauteilkomponenten auf, die durch eine Schweißnaht verbunden sind. Hierbei weist die äußere Oberfläche der Schweißnaht zumindest partiell eine Oberflächenbeschichtung auf, die als thermische Spritzschicht ausgeführt ist.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Fügeverbindungen beispielsweise als Stumpfnaht oder als Kehlnaht ausgeführt sein können, und z. B. zwei artgleiche, insbesondere metallische oder nichtmetallische Bauteile stoffschlüssig miteinander verbinden. Natürlich kann auch eine Mischverbindung, also eine Verbindung von ungleichen Werkstoffen (metallische und nichtmetallische) hergestellt werden. Als Zusatzwerkstoff zum Herstellen der Fügeverbindung bzw. der Schweißnaht werden jeweils geeignete Werkstoffe verwendet. Üblicherweise ist die Fügeverbindung, also die Nahtdicke der Stumpf- bzw. Kehlnaht an die Abmessungen der Bauteile, insbesondere an deren Wandstärke angepasst. Da die Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteile bevorzugt in Leichtbauweise hergestellt sind, sind diese in ihrer Wandstärke relativ gering bemessen. Die Fügeverbindung bzw. die Schweißnaht muss daher so ausgeführt werden, dass auch die Stumpf oder Kehlnaht die zu erwartenden Belastungen entsprechend aufnehmen kann. Hier setzt die Erfindung an, indem die Fügeverbindung als Schweißnaht in ihrer Nahtdicke nicht überdimensioniert werden muß, da die äußere Oberfläche der Schweißnaht mit der erfindungsgemäßen Oberflachenbeschichtung versehen ist, welche die Dauerfestigkeit der Fügeverbindung erhöht. Indem die Fügeverbindung somit mit erheblich reduziertem Zusatzwerkstoffeinsatz herstellbar ist, ist diese auch kostengünstiger herstellbar. Denn nicht nur der Zusatzwerkstoff ist kostenintensiv, sondern auch die Herstellzeit.
-
Die Oberflächenbeschichtung kann vorteilhaft in besonders belasteten Bereichen auf die äußere Oberfläche der Schweißnaht thermisch aufgespritzt werden, so dass die Oberflächenbeschichtung nur partiell aufgebracht wird. Günstig ist aber auch, wenn die Oberflächenbeschichtung über die gesamte Länge der Schweißnaht auf deren äußerer Oberfläche aufgebracht ist.
-
Besonders zweckmäßig kommt die Erfindung bei Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteilen zur Wirkung, die in Leichtbauweise hergestellt sind, also eine gewichtsoptimierte Konfiguration sowohl was die Werkstoffwahl, die Material- bzw. Wanddicke und/oder Gestalt betrifft, besitzen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteileaus Tailored Blanks handeln, also maßgeschneiderte Blechplatinen, welche aus verschiedenen Werkstoffgüten und/oder Blechdicken zusammengesetzt sind. Die Bauteilkomponenten, beispielsweise zwei Stahlbleche, werden durch eine Fügeverbindung mit einer Schweißnaht gefügt. Anschließend wird die äußere Oberfläche der Schweißnaht mit einer Oberflächenbeschichtung in Form einer thermischen Spritzschicht vergütet. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil ist leichtbauend und sowohl statisch oder dynamisch hochbelastbar.
-
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Schweißnaht als Kehlnaht ausgeführt, welche eine Wurzellage und zumindest eine Decklage aufweisen kann. Die Decklage ist üblicherweise außenliegend angeordnet. Die Kehlnaht ist bevorzugt als einseitige Kehlnaht geschweißt, und kann als Hohl-, Flach- oder Wölbkehlnaht ausgeführt sein. Entsprechend der geometrischen Ausgestaltung (hohl, flach, Wölbung) ist es zweckmäßig die Oberflächenbeschichtung entsprechend dem Verlauf der äußeren Oberfläche auszuführen, wobei eine Anbindung der Oberflächenbeschichtung nicht nur an die äußere Oberfläche sondern auch an den Grundwerkstoff außerhalb des Schweißbereiches sinnvoll sein kann, um zum Beispiel Kerbfallbelastungen zu vermeiden. Bei Stumpfnähten ist die Oberflächenbeschichtung zweckmäßiger Weise auch jeweils die eigentliche Schweißnaht übergreifend bis auf das eigentliche Bauteil geführt.
-
Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn der an dem jeweiligen Bauteil auslaufende Bereich der Oberflächenbeschichtung in seiner Materialdicke konstant dünner wird, um einen weichen Übergang erreichen zu können.
-
Als Beschichtungswerkstoff kann ein zum Grundwerkstoff bzw. zum Zusatzwerkstoff artgleicher und/oder artähnlicher Werkstoff eingesetzt werden. Denkbar ist auch, einen zum Grundwerkstoff bzw. Zusatzwerkstoff höherfesten Werkstoff als Beschichtungswerkstoff aufzuspritzen. Die Oberflächenbeschichtung kann beispielhaft ein Metall oder Metallcarbid enthalten, welches z. B. aus der Gruppe Molybdän, Wolfram, Chrom, Nickel bzw. Kobalt in einem Anteil von mindestens 50 Gew.-% (Gewichtsprozent), vorzugsweise zwischen 80 Gew.-% und 95 Gew.-% ausgewählt ist. Denkbar ist, als Beschichtungswerkstoff eine selbstfließende Legierung aufzuspritzen. Als thermisches Besschichtungsverfahren kann ein Flammspritzverfahren oder auch ein Plasmaspritzverfahren eingesetzt werden, wobei diese Verfahren selbstverständlich nur beispielhaft und nicht einschränkend genannt werden. Die Parameter des thermischen Beschichtungsverfahrens sind dabei so wählbar, dass der Grundwerkstoff bzw. der Zusatzwerkstoff in seinem Gefüge aufgrund der thermischen Einwirkung nicht verändert wird, wenn dies gewünscht ist, wobei natürlich auch entsprechende thermische Nachbehandlungen durchgeführt werden können. Natürlich kann die Oberflächenbeschichtung mehrschichtig aufgetragen sein.
-
Mittels der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung der Schweißnaht wird ein in seinen Eigenschaften, insbesondere in Bezug auf die Dauerfestigkeit verbessertes Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil zur Verfügung gestellt. Ein Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil, insbesondere ein in Leichtbauweise hergestelltes Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil, mit der erfindungsgemäßen Fügeverbindung weist ein optimiertes, statisches und dynamisches Belastungsverhalten auf. Das Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil lässt eine deutlich gesteigerte Lebensdauer erwarten.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine Fügeverbindung an einem Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil im Querschnitt mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung.
-
1 zeigt eine erste Bauteilkomponente 1 und eine zweite Bauteilkomponente 2, die vorzugsweise in Leichtbauweise hergestellt sind und zusammengefügt ein Kraftfahrzeug-Achs- oder Fahrwerksbauteil A bilden. Beide Bauteilkomponenten 1 und 2 können als Rohr oder Stahlblech ausgeführt sein, die z. B. in ihren Wandstärken den Leichtbaubestrebungen der Fahrzeugindustrie entsprechen. Die zweite Bauteilkomponente 2 ist senkrecht auf die erste Bauteilkomponente 1 aufgelegt. Über eine schweißtechnisch hergestellte Fügeverbindung mit einer Schweißnaht 3 sind die beiden Bauteilkomponenten 1 und 2 stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Fügeverbindung 3 ist beispielhaft als Kehlnaht 4 ausgeführt, die eine äußere Oberfläche 5 aufweist. Grundsätzlich kann die Schweißnaht 3 eine Wurzellage und eine Decklage aufweisen. Grenzen zwischen den einzelnen Schweißlagen sind nicht dargestellt. Natürlich kann die Schweißnaht 3 auch einlagig ausgeführt sein.
-
Die äußere Oberfläche 5 der Schweißnaht 3 weist eine Oberflächenbeschichtung 6 auf, die als thermische Spritzschicht ausgeführt ist. Die Oberflächenbeschichtung 6 erstreckt sich mit ihrem Mittelbereich 7 von der Bauteilkomponente 2 über die äußere Oberfläche 5 in Richtung zur Bauteilkomponente 1 (oder umgekehrt) und ist mit ihren jeweiligen Seitenbereichen 8 an der jeweiligen Bauteilkomponente 1 bzw. 2 angebunden. Möglich ist, die Seitenbereiche 8 konstant dünner werdend an der jeweiligen Bauteilkomponente 1 bzw. 2 auslaufend auszuführen. Dies ist beispielsweise auch bei Stumpfnähten vorteilhaft, welche natürlich auch mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung 6 versehen sein können.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bauteilkomponente
- 2
- Bauteilkomponente
- 3
- Schweißnaht
- 4
- Kehlnaht
- 5
- äußere Oberfläche
- 6
- Oberflächenbeschichtung
- 7
- Mittelbereich
- 8
- Seitenbereich
- A
- Kraftfahrzeugbauteil
