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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Bauteilen, insbesondere von Blech-Bauteilen, bei welchem ein erstes Bauteil mit einem zweiten Bauteil mittels eines thermischen Fügeverfahrens verbunden, insbesondere verschweißt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Bauteilanordnung mit wenigstens zwei Bauteilen, insbesondere mit wenigstens zwei Blech-Bauteilen, die mittels eines thermischen Fügeverfahrens miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind.
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In den letzten Jahrzehnten hat als thermisches Fügeverfahren vor allem das Laserschweißen, insbesondere in der Blechteilfertigung, an Bedeutung gewonnen. Vorteile des Laserschweißens gegenüber anderen Schweißverfahren sind z. B. der geringe Verzug der Schweißteile und die hohe Qualität der Laserschweißnähte, die häufig keiner Nachbearbeitung bedürfen. Aufgrund des relativ kleinen Durchmessers des Laserschweißstrahls muss zum Laserschweißen der zu verschweißende Spalt jedoch möglichst schmal sein und sollte die Breite des Spaltes entlang der Fügestelle nur geringen Schwankungen unterliegen. Aus diesem Grunde spielt insbesondere für das Laserschweißen die Geometrie der Fügestelle eine besondere Rolle.
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Beispielsweise ist es bekannt, zwei Blech-Bauteile an ihren Rändern bzw. Kantenflächen miteinander zu verschweißen. Je nach der relativen Winkelstellung der Oberflächenabschnitte der beiden Bauteile, welche beidseits eines zu verschweißenden Stoßbereiches angrenzen, ergeben sich verschiedene Geometrien der Schweißnaht. Beispielhaft sind eine I-Schweißnaht (angrenzende Oberflächenabschnitte verlaufen in einer Ebene), eine Eckschweißnaht (Winkel zwischen den angrenzenden Oberflächenabschnitten ist größer 180°) oder eine Kehlschweißnaht (Winkel zwischen den angrenzenden Oberflächenabschnitt ist kleiner 180°) zu nennen. Um einen Stoßbereich mit der gewünschten Qualität zu erhalten, ergeben sich im Falle von miteinander zu verschweißenden Rändern bzw. Kantenflächen hohe Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der Ränder bzw. Kantenflächen.
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Um die Fügestelle für ein Laserschweißen vorzubereiten, ist es aus der
DE 10 2005 005 214 A1 bekannt, miteinander zu verschweißende Kantenflächen von Bauteilen mit Fügehilfen zu versehen. An dem Rand eines Schweißteils wird ein Fügevorsprung und an dem Rand eines anderen Schweißteils wird eine Fügeaufnahme ausgeformt. Vor dem Verschweißen der Bauteile wird der Fügevorsprung an dem einen Schweißteil in die Fügeaufnahme an dem anderen Schweißteil eingeführt. Anschließend können die so zueinander ausgerichteten Fügepartner unter Bildung einer qualitativ hochwertigen Eckschweißnaht miteinander verschweißt werden.
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Die bisher beschriebenen Verfahren sind auf Anwendungsfälle beschränkt, bei welchen zwei Bauteile an ihren Kantenflächen miteinander verschweißt werden. Wenn ein Bauteil an einen Flächenabschnitt eines anderen Bauteils angeschweißt werden soll, werden bei herkömmlichen thermischen Fügeverfahren die Bauteile z. B. mit Hilfe einer Überlappungsnaht verbunden, bei welcher zwei flächig aneinander anliegende Bauteile miteinander verschweißt werden, indem im Überlappungsbereich der Bauteile z. B. eine Schweißnaht eingebracht wird, welche durch ein Bauteil hindurch die beiden Bauteile miteinander verbindet. Die Einsatzmöglichkeiten einer Überlappungsnaht sind auf Bauteile begrenzt, von denen wenigstens eines durchschweißt werden kann. Außerdem ist eine Überlappungsnaht in der Regel in Hinblick auf die Festigkeit der sich ergebenden Verbindung nachteilig.
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Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ausgehend vom Stand der Technik ein Verfahren und eine Bauteilanordnung zu entwickeln, durch welche sich die Gestaltungsmöglichkeiten einer Fügestelle zwischen zwei zu verbindenden Bauteilen erweitern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bearbeiten von Bauteilen nach Anspruch 1 und eine Bauteilanordnung nach Anspruch 12.
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Im Sinne der Erfindung wird an dem ersten Bauteil mindestens eine von seinem Rand beabstandete Fügehilfe ausgeformt. Die Fügehilfe weist eine Seitenfläche auf, d. h. eine Fläche, welche zur angrenzenden bzw. umgebenden Bauteiloberfläche nicht weitgehend parallel, sondern in einem Winkel verläuft. Die Seitenfläche steht wenigstens teilweise über die Bauteiloberfläche des ersten Bauteils vor. Das zweite Bauteil wird wenigstens an der Seitenfläche der Fügehilfe mit dem ersten Bauteil verbunden bzw. verschweißt. Alternativ oder ergänzend wird das zweite Bauteil wenigstens an einem seitens der Seitenfläche an die Fügehilfe angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt des ersten Bauteils mit dem ersten Bauteil verbunden bzw. verschweißt.
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Erfindungsgemäß ergibt sich eine alternative Gestaltung einer Fügestelle zwischen zwei Fügepartnern, welche sich durch eine Vielzahl von Vorteilen auszeichnet.
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Die hervorstehende Seitenfläche und der an die Seitenfläche angrenzende Bauteiloberflächen-Abschnitt bilden zusammen einen vorteilhaften Anbindungssitz bzw. Anbindungswinkel für das zweite Bauteil. Wahlweise kann das zweite Bauteil an der Seitenfläche oder an dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt mit dem ersten Bauteil verbunden bzw. verschweißt werden. Wenn es als erforderlich angesehen wird, kann das zweite Bauteil sogar sowohl an der Seitenfläche als auch an dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt mit dem ersten Bauteil verbunden bzw. verschweißt werden. Es ergibt sich eine besonders stabile Fügeanordnung.
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Gleichzeitig zeichnet sich die vom Rand beabstandete Fügehilfe aufgrund der ausgeformten Seitenfläche, welche über die Bauteiloberfläche vorsteht, dadurch aus, dass sie ein besonders einfaches und präzises Ausrichten der Bauteile ermöglicht. Die Seitenfläche der Fügehilfe und der angrenzende Bauteiloberflächen-Abschnitt bilden eine gut zugängliche und wirksame Ausrichtmöglichkeit für das zweite Bauteil.
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Die sich erfindungsgemäß ergebende Gestaltung der Fügestelle zeichnet sich zudem aufgrund der erhabenen Stellung der Fügehilfe durch eine besonders gute Erkennbarkeit des zu verbindenden Spaltes zwischen den Bauteilen, z. B. mittels einer Schweißsensorik, aus.
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Da die Fügehilfe an einem Abschnitt des ersten Bauteils ausgeformt wird, welcher vom Rand des ersten Bauteils beabstandet ist, ist der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Fügehilfe nicht auf Fälle beschränkt, bei welchen die Bauteile an ihren Rändern bzw. Kanten zueinander ausgerichtet werden. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Fügehilfe flexibel eingesetzt werden, da sie aus dem ersten Bauteil an einem nahezu beliebigen Flächenabschnitt ausgeformt werden kann. Außerdem ist – aufgrund des Ausformens der Fügehilfe aus dem ersten Bauteil – ein Einbringen von zusätzlichen Hilfselementen in die Bauteile nicht erforderlich.
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Darüber hinaus ist es durch die Ausformung einer erhabenen Fügehilfe an dem ersten Bauteil in der Regel vermeidbar, an dem zweiten Bauteil zusätzlich eine korrespondierende Fügehilfe vorzusehen. Vielmehr kann die Fügehilfe abgestimmt auf den anzubindenden bzw. anzuschweißenden Abschnitt des zweiten Bauteils gestaltet werden.
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Im Sinne der Erfindung können die zu verbindenden Bauteile auch von zwei Bauteilabschnitten ein und desselben Bauteils gebildet werden bzw. können die Bauteile vor dem erfindungsgemäßen Verbinden bereits an einer anderen Fügestelle miteinander verbunden sein.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Verfahrens nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 11.
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Bei der Verfahrensvariante nach Anspruch 2 werden die Bauteile zueinander ausgerichtet, so dass das zweite Bauteil wenigstens teilweise an der Seitenfläche der Fügehilfe und/oder wenigstens teilweise an dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt des ersten Bauteils anliegt.
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Bei dieser Variante ergibt sich ein funktionssicheres Ausrichten der Bauteile zueinander, bei welchem die Fügehilfe nach Art eines Anschlagwinkels wirkt, welcher einerseits durch die Seitenfläche und andererseits durch den angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt gebildet ist. Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn zum Ausrichten der Bauteile eine Kante des zweiten Bauteils in den auf diese Weise ausgeformten Anschlagwinkel eingelegt wird.
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Die Bauteile können noch funktionssicherer zueinander ausgerichtet werden, wenn die Seitenfläche der Fügehilfe derart ausgeformt wird, dass zumindest ein Abschnitt der Seitenfläche und ein Abschnitt einer Oberfläche des zweiten Bauteils weitgehend einheitlich über die Flächenabschnitte hinweg zueinander beabstandet ausrichtbar bzw. weitgehend formschlüssig aneinander anlegbar sind.
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In der Praxis von Bedeutung ist vor allem der Fall, bei welchem das zweite Bauteil im Bereich einer Kante, welche zwischen zwei ebenen und senkrecht zueinander verlaufenden Flächen des zweiten Bauteils gebildet ist, mit dem ersten Bauteil verbunden werden soll. Vorteilhafterweise wird die Fügehilfe in diesem Fall derart ausgeformt, dass ihre Seitenfläche ebenfalls eben ist und senkrecht zu dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt verläuft. Unter diesen Umständen bilden die Seitenfläche und der angrenzende Bauteiloberflächen-Abschnitt einen rechtwinkligen Ausricht- bzw. Anschlagwinkel für den rechtwinkligen Kantenbereich des zweiten Bauteils. Zum Ausrichten kann das zweite Bauteil mit einer Stirnfläche z. B. formschlüssig an die Seitenfläche der Fügehilfe anlegt werden.
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Gemäß Anspruch 4 wird die Fügehilfe unter Erzeugen einer Trennfläche ausgeformt, und wird die Seitenfläche der Fügehilfe wenigstens teilweise durch die erzeugte Trennfläche gebildet.
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Zum einen wird sich bei dieser Erfindungsvariante die Tatsache zu Nutze gemacht, dass eine Trennfläche, welche durch einen Trennvorgang eines Bauteils entlang einer zumindest abschnittsweise geraden Trennlinie erzeugt wird, in der Regel ohne besondere Nachbearbeitung eine hohe Ebenheit aufweist. Eine vergleichbare Ebenheit und ein vergleichbar präziser Verlauf einer auszuformenden Fläche sind durch reines plastisches Umformen nur mit erheblich größerem Aufwand und unter Einsatz erheblich größerer Umformkräfte zu erhalten. Dies ist insbesondere für den Fall von Vorteil, bei welchem eine ebene Fläche des zweiten Bauteils an der Seitenfläche ausgerichtet, angelegt bzw. angebunden werden soll.
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Zum anderen zeichnet sich das Fügeverfahren nach Anspruch 4 dadurch aus, dass, wenn das zweite Bauteil an der Seitenfläche mit dem ersten Bauteil verbunden bzw. verschweißt wird, eine von einer Trennfläche gebildete Seitenfläche in der Regel weniger mit störenden Verschmutzungen versehen ist als die übrige Bauteiloberfläche. Wenn das erste Bauteil eine Oberflächenbeschichtung aufweist, die auf den Fügeprozess störende Einflüsse haben kann, wie beispielsweise eine starke Gasentwicklung usw., ergibt sich der Vorteil, dass die von einer Trennfläche gebildete Seitenfläche keine Beschichtung aufweist.
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Zum Trennen kann das erste Bauteil z. B. geschnitten werden. Alternativ oder ergänzend kann das erste Bauteil auch durch ein Brechen, ein Reißen usw. getrennt werden. Beispielhaft sind als Trennwerkzeuge ein Laserschneidstrahl oder ein Schneidpressenwerkzeug zu nennen. Im Falle des Pressenwerkzeugs, insbesondere eines Stanzwerkzeugs, ergibt sich beim Schneiden bzw. Stanzen des Bauteils häufig keine einheitliche Trennfläche, sondern eine Trennfläche, welche einen Schnittanteil und einen Bruchanteil aufweist. Auch die so erzeugte, nicht einheitliche Trennfläche zeichnet sich in der Regel durch eine hohe Ebenheit aus.
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Vorteilhafterweise wird zum Ausformen der Fügehilfe derjenige Flächenabschnitt, an welchem die Fügehilfe ausgeformt wird, entlang einer Seite von dem angrenzenden Bauteilabschnitt getrennt und aus der Bauteilebene heraus, d. h. quer zur Bauteiloberfläche, umgeformt (Anspruch 5). Auf diese Weise ergibt sich eine Fügehilfe, welche durch eine einseitig getrennte Auswölbung gebildet wird, deren getrennte Seitenfläche die Ausricht-, Anlage- bzw. Anbindungsfläche für das zweite Bauteil bildet.
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An den übrigen, nicht getrennten Seiten ist die als Fügehilfe dienende Auswölbung aber mit den umgebenden Bauteilabschnitten des ersten Bauteils verbunden, so dass sich eine Fügehilfe mit hoher Stabilität ergibt.
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Insbesondere beim Ausformen der Fügehilfe ergeben sich Vorteile, wenn das erste Bauteil oder zumindest der Flächenabschnitt des ersten Bauteils, an welchem die Fügehilfe ausgeformt wird, aus einem flächigen Material, insbesondere aus Blech, gebildet ist. In diesem Fall kann der betreffende Flächenabschnitt zum Erzeugen einer Trennfläche in Dickenrichtung durchtrennt und in einfacher Weise verformt werden.
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Das Erstellen der Fügehilfe vereinfacht sich um ein Weiteres, wenn die Fügehilfe mittels eines Schneid-/Umformwerkzeugs einer Schneid-/Umformpresse erstellt wird, welches die Fügehilfe in einem Arbeitshub ausformt (Anspruch 6).
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Die Erfindungsvariante gemäß Anspruch 7 zeichnet sich dadurch aus, dass die thermische Energie zum thermischen Verbinden der Bauteile aus einer alternativen Richtung, insbesondere seitens einer von der Fügehilfe abgewandten Seite des ersten Bauteils, eingebracht werden kann. Zu diesem Zweck werden die Bauteile seitens einer beim Ausformen der Fügehilfe eingeformten Mulde miteinander verbunden bzw. verschweißt.
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Im Falle des Verfahrens nach Anspruch 8 wird die Seitenfläche der Fügehilfe derart ausgeformt, dass, wenn die Bauteile miteinander verbunden sind, die Seitenfläche der Fügehilfe nicht über einen der Seitenfläche zugeordneten Abschnitt des zweiten Bauteils vorsteht. Ein unerwünschter Überstand der Seitenfläche wird auf diese Weise vermieden.
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Vorzugsweise steht sogar der zugeordnete Abschnitt des zweiten Bauteils wenigstens bereichsweise über die Seitenfläche der Fügehilfe vor, so dass sich im Falle eines Verbindens des zweiten Bauteils mit der Seitenfläche bereichsweise eine Geometrie der Fügestelle nach Art einer Kehlnaht ergibt. Die Kehlnaht-Geometrie stellt im Vergleich zu einer I-Naht-Geometrie geringe Anforderungen an die Positionsgenauigkeit bzw. Genauigkeit des Einfallwinkels z. B. eines Laserschweißstrahls.
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Durch eine hohe Dichtigkeit der Fügestelle zeichnet sich die Verfahrensvariante nach Anspruch 9 aus, bei welcher die ausgeformte Seitenfläche der Fügehilfe maximal um ihre Höhe über die Bauteiloberfläche vorsteht, d. h. die untere Kante der Seitenfläche ist unterhalb des angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnittes angeordnet bzw. maximal auf gleicher Höhe wie dieser. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich quer zur Bauteiloberfläche ein Spalt zwischen der vorstehenden Seitenfläche und dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt ausbildet. Insbesondere wird die Dichtigkeit der Bauteilanordnung um ein Weiteres erhöht, wenn das zweite Bauteil außerdem an dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt anliegt.
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Außerdem ergibt sich eine besonders stabile und dichte Verbindung der beiden Bauteile, indem das zweite Bauteil wenigstens mit einem Abschnitt der Seitenfläche der Fügehilfe weitgehend vollflächig verbunden wird (Anspruch 10). Vorzugsweise wird das zweite Bauteil vollflächig mit dem gesamten über die Bauteiloberfläche vorstehenden Abschnitt der Seitenfläche verbunden.
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Die Stabilität der Fügeverbindung erhöht sich um ein Weiteres, indem beim Verbinden der Bauteile zusätzlich die Fügehilfe seitens der Seitenfläche mit einem anderen Abschnitt des ersten Bauteils verbunden wird (Anspruch 11). Insbesondere für den Fall, dass die Seitenfläche durch eine Trennfläche gebildet ist, wird die Stabilität der Fügeverbindung erhöht, wenn die zunächst getrennte Seitenfläche zumindest teilweise wieder mit dem ersten Bauteil verbunden wird.
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Vorzugsweise wird die Fügehilfe derart ausgeformt, dass die Breite eines sich eventuell zwischen der Seitenfläche und dem anderen Bauteil-Abschnitt ausbildenden Spaltes so eingestellt wird, dass der Spalt beim thermischen Verbinden noch geschlossen bzw. überbrückt werden kann. Insbesondere sollte der Spalt so bemessen sein, dass er wenigstens durch die Schweißnahtwurzel noch geschlossen bzw. überbrückt werden kann.
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Vorteilhafterweise wird die Seitenfläche der Fügehilfe mit einem anderen Flächenabschnitt an dem ersten Bauteil derart verbunden, dass ein beim Ausformen der Fügehilfe an dem ersten Bauteil gebildeter Trennschnitt wenigstens teilweise abgedichtet wird, so dass – trotz des Durchtrennens des ersten Bauteils beim Ausformen der Fügehilfe – eine besonders dichte Fügestelle erzeugt wird.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend in Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1a–c: die Verhältnisse im Laufe eines Verfahrens zum Bearbeiten von Bauteilen zu drei verschiedenen Zeitpunkten,
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2: eine Schnittdarstellung einer Bauteilanordnung, welche nach dem in den 1a–c gezeigten Verfahren hergestellt wurde,
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3–6: Schnittdarstellungen von weiteren Beispielen für Bauteilanordnungen mit zwei Bauteilen,
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7: ein weiteres Beispiel einer Bauteilanordnung mit zwei Bauteilen in einer perspektivischen Darstellung und
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8: die Bauteilanordnung aus 7 in einer Schnittdarstellung.
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Den 1a–c sind die Verhältnisse zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Verfahrens zum Bearbeiten von Bauteilen zu entnehmen, bei welchem ein erstes Bauteil 1 mit einem zweiten Bauteil 2 mittels eines thermischen Fügeverfahrens verbunden, insbesondere verschweißt wird.
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1a zeigt einen Ausschnitt des ersten als Blech-Bauteil ausgebildeten Bauteils 1. Der gezeigte Abschnitt ist von einem ebenen Blechstreifen gebildet. Innerhalb des gezeigten Abschnitts ist aus dem ersten Bauteil 1 eine von dem Rand 3 des ersten Bauteiles 1 beabstandete Fügehilfe 4 ausgeformt, welche von einer einseitig getrennten Auswölbung gebildet ist. Eine ebene Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 ragt teilweise über die Bauteiloberfläche 6 des ersten Bauteiles 1 vor, d. h. sie ragt insbesondere über denjenigen Abschnitt der Bauteiloberfläche 6 des ersten Bauteils 1 vor, welcher an die Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 angrenzt. Dieser angrenzende Bauteiloberflächen-Abschnitt ist in 1 durch den mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichneten Bereich angedeutet. Des Weiteren verläuft die Seitenfläche 5 gegenüber der Bauteiloberfläche 6 bzw. dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt 7 senkrecht.
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Zum Ausformen der Fügehilfe 4 wird das erste Bauteil 1 beispielsweise mit einem Schneid-/Umformwerkzeug auf einer Schneid-/Umformpresse bearbeitet. Mittels des Bearbeitungswerkzeuges kann die Fügehilfe 4 in einem Arbeitshub erstellt werden. Dabei wird derjenige Flächenabschnitt 8 des ersten Bauteils 1, an welchem die Fügehilfe 4 ausgeformt wird, entlang einer Seite 9 von einem angrenzenden Bauteil-Abschnitt 10 getrennt und aus der Bauteilebene 11 heraus umgeformt, so dass sich als Fügehilfe 4 die in 1a dargestellte, einseitig getrennte Auswölbung ergibt. Die ebene Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 wird demnach durch eine beim Ausformen der Fügehilfe 4 erzeugte Trennfläche gebildet.
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Die Seitenfläche 5 ragt mit einem oberen Seitenflächenabschnitt 12 maximal um ihre Höhe über den angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt 7. Ein unterhalb des angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitts 7 angeordneter Seitenflächenabschnitt 13 ist in 1a nur angedeutet.
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Nachdem die Fügehilfe 4 an dem ersten Bauteil 1 ausgeformt wurde, werden das erste Bauteil 1 und das zweite Bauteil 2 mit Hilfe der Fügehilfe 4 zueinander angeordnet. Es ergeben sich die in 1b gezeigten Verhältnisse, wobei 1b das erste Bauteil 1 aus einer anderen Blickrichtung wie 1a zeigt. Der gezeigte Abschnitt des als Blech-Bauteil ausgebildeten zweiten Bauteils 2 ist, wie der gezeigte ebene Abschnitt des ersten Bauteils 1, von einem ebenen Blechstreifen gebildet.
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Gemäß 1b ist ein Abschnitt einer Stirnfläche 14 des zweiten Bauteils 2 mit einheitlichem Abstand zu der Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 ausgerichtet, insbesondere liegt der Abschnitt der Stirnseite 14 des zweiten Bauteils 2 formschlüssig an der Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 an. Die Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 stellt folglich eine Ausricht- bzw. Anlagefläche für das zweite Bauteil 2 dar.
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Außerdem liegt das zweite Bauteil 2 an dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt 7 des ersten Bauteils 1 an. Die Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 bildet folglich zusammen mit dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt 7 einen Anschlagwinkel für das zweite Bauteil 2.
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Die so zueinander angeordneten Bauteile 1, 2 werden in einem nachfolgenden Verfahrensschritt miteinander verbunden. Dank des präzisen Verlaufs und der hohen Ebenheit der Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 können die Bauteile durch ein Laserschweißen ohne Zusatzwerkstoff miteinander verbunden werden, wobei in Abhängigkeit der sich ergebenden Verhältnisse ein Wärmeleitschweiß- oder ein Tiefschweißverfahren in Betracht kommen. Bei großen Spaltbreiten und/oder anderen Vorgaben ist ein Schweißen mit Zusatzwerkstoff dennoch denkbar.
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Die sich nach dem Schweißen ergebende Bauteilanordnung 15 ist in 1c gezeigt. Eine Schweißnaht 16 verläuft entlang der Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4. Der vorstehende Seitenflächenabschnitt 12 der Fügehilfe ist vollflächig mit der Stirnfläche 14 des zweiten Bauteils 2 verschweißt.
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Weitere Details der in 1c gezeigten Bauteilanordnung 15 werden anhand 2 erläutert, welche eine Schnittdarstellung der Bauteilanordnung 15 entlang einer Schnittebene zeigt, welche zur Bauteiloberfläche 6 des ersten Bauteils 1 sowie zur Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 senkrecht verläuft und die Fügehilfe 4 mittig schneidet. Innerhalb der Schnittebene ragt die Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 am weitesten über den angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt 7 vor, nämlich gerade um ihre eigene Höhe. Dadurch fluchten die in 2 unten angeordnete Kante 17 der Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 und die gegenüberliegende Kante 18 des angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitts 7 miteinander, so dass sich quer zur Bauteiloberfläche 6 zwischen den Kanten 17, 18 gerade noch kein (in 2 senkrecht zur Zeichenebene verlaufender) Spalt ausbilden kann.
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Außerdem ist aus 2 ersichtlich, dass die Seitenfläche 5 nicht über einen der Seitenfläche 5 zugeordneten Abschnitt 24 des zweiten Bauteils 2 vorsteht. Der zugeordnete Abschnitt 24 des zweiten Bauteils 2 steht sogar im Bereich außerhalb der in 2 gezeigten Schnittebene über die Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 vor.
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In 2 ist der Laserschweißstrahl 19 beim Laserschweißen schematisch angedeutet. Demnach werden die Bauteile 1, 2 in 2 von oben miteinander verschweißt. Es ergibt sich überwiegend eine Schweißnaht-Geometrie nach Art einer Kehl-Schweißnaht (1c).
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Vorteilhafterweise ist die Eindringtiefe des Laserschweißstrahls 19 so gewählt, dass – gleichzeitig mit dem Verschweißen der Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 mit dem zweiten Bauteil 2 – die Fügehilfe 4 seitens ihrer ebenen Seitenfläche 5 (wieder) mit dem angrenzenden Bauteil-Abschnitt 10 des ersten Bauteils 1 verbunden wird. Da sich die Schweißnaht 16 über die gesamte Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 erstreckt, wird durch die Verbindung der Fügehilfe 4 mit dem angrenzenden Bauteil-Abschnitt 10 der beim Ausformen der Fügehilfe 4 an dem ersten Bauteil 1 erzeugte Trennschnitt abgedichtet. Die Fügestelle zeichnet sich durch eine hohe Dichtigkeit aus.
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Aus 2 ist ersichtlich, dass das erste Bauteil 1 an der in 2 unten angeordneten Seite 20 einen durch das Ausformen der Fügehilfe 4 erzeugten, gewölbten Hohlraum bzw. eine Mulde 21 aufweist. Bei einer in 3 gezeigten Variante werden die Bauteile 1, 2 seitens der Mulde 21 miteinander verschweißt.
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Weitere alternative Bauteilanordnungen 15 werden anhand der 4 bis 8 erläutert, wobei lediglich auf die Unterschiede gegenüber den Bauteilanordnungen 15 aus den 1a bis 3 abgestellt wird. Insbesondere ist die Form der Fügehilfen 4 bei sämtlichen gezeigten Ausführungsbeispielen identisch.
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Bei der Bauteilanordnung 15 gemäß 4 weist das zweite Bauteil 2 in der Nähe der Fügestelle eine Abwinklung 22 auf, so dass die beiden Bauteile 1, 2 nur über einen kurzen Abschnitt aneinander anliegen.
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Den 5 und 6 sind Bauteilanordnungen 15 zu entnehmen, bei welchen der zu verbindende ebene Abschnitt des zweiten Bauteils 2 in einem rechten Winkel gegenüber dem zu verbindenden ebenen Abschnitt des ersten Bauteils 1 angeordnet ist. Die Stirnfläche 14 des zweiten Bauteils 2 liegt an dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt 7 an. Das zweite Bauteil 2 ist wiederum mit der Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 verschweißt, wobei die Schweißnaht 16 aufgrund der abweichenden Anordnung der Bauteile 1, 2 nicht entlang der Stirnfläche 14 des zweiten Bauteils 2 verläuft, sondern entlang eines Abschnitts seiner Ober- bzw. Unterseite 23.
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In 5 werden die Bauteile 1, 2 von Seiten der Fügehilfe 4 miteinander verschweißt, während sie bei der Bauteilanordnung 15 gemäß 6 seitens der Mulde 21 miteinander verschweißt werden.
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In den 7 und 8 ist eine weitere Variante einer Bauteilanordnung 15 mit einem zweiten Bauteil 2, welches senkrecht zum ersten Bauteil 1 angeordnet ist, dargestellt, wobei 8 eine Schnittdarstellung der Bauteilanordnung 15 entlang einer Schnittebene zeigt, welche zur Bauteiloberfläche 6 des ersten Bauteils 1 sowie zur Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 senkrecht verläuft und die Fügehilfe 4 mittig schneidet. Abweichend zu den Bauteilanordnungen 15 gemäß den 5 und 6 verläuft die Schweißnaht 16 an der Stirnfläche 14 des zweiten Bauteils 2, so dass das zweite Bauteil 2 an dem angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt 7 und an weiteren angrenzenden Flächenabschnitten mit dem ersten Bauteil 1 verbunden ist.
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8 ist zu entnehmen, dass die Eindringtiefe der Schweißnaht 14 so gewählt ist, dass das zweite Bauteil 2 ergänzend mit der Seitenfläche 5 der Fügehilfe 4 verbunden wird. Darüber hinaus wird beim Verbinden der Bauteile 1, 2 vorteilhafterweise wiederum die Fügehilfe 4 mit dem angrenzenden Bauteil-Abschnitt 10 des ersten Bauteils 1 verschweißt, so dass auch bei dieser Variante – wie bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Varianten – der beim Ausformen der Fügehilfe 4 erzeugte Trennschnitt abgedichtet wird.
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Im Übrigen weist das erste Bauteil 1 gemäß 7 eine zweite Fügehilfe 4' auf, deren Seitenfläche 5' in einer Ebene mit der Seitenfläche 5 der ersten Fügehilfe 4 verläuft. Generell können beliebig viele Fügehilfen an einem Bauteil ausgeformt werden, um eine hochfeste Verbindung der Bauteile miteinander zu gewährleisten.
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Außerdem kann die gezeigte Form der auszuformenden Fügehilfe so abgeändert werden, dass sich die Breite der ebenen Seitenfläche vergrößert und sich dadurch beim Verbinden der Bauteile erforderlichenfalls eine längere Fügeverbindung ergibt.
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Schließlich kann das zweite Bauteil 2 – wie z. B. 7 zeigt – zusätzlich zur Anbindung an eine Seitenfläche 5 einer Fügehilfe 4 oder an einen angrenzenden Bauteiloberflächen-Abschnitt 7 mit anderen Abschnitten des ersten Bauteils 1 verschweißt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005005214 A1 [0004]
