DE102012002508B4 - Composite component for motor vehicle body construction - Google Patents
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Abstract
Verbundbauteil für den Kraftfahrzeug-Karosseriebau, bestehend aus einem ersten Blechteil (1) aus Leichtmetall und einem zweiten Blechteil (2) aus Stahl, wobei die beiden Blechteile (1,2) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Blechteil (1) eine für einen Punktschweißvorgang ausreichend große Lochung (3) ausgebildet ist, die von einem kleinflächigen dritten Blechteil (4) aus Stahl überdeckt ist, wobei das dritte Blechteil (4) mit dem ersten Blechteil (1) reibverschweißt (bei 7) ist und das zweite Blechteil (2) mit dem dritten Blechteil (4) derart robotergeführt punktverschweißt ist, dass ein Teil des Schweißroboters in die Lochung (3) hineingreift beziehungsweise diese durchgreift und die Kontaktpunkte (9,10) der Punktschweißzange (11), die das zweite Blechteil (2) mit dem dritten Blechteil(4) verschweißt, einerseits die Lochung (3) durchgreifend am dritten Blechteil (4) und andererseits an der freien Außenseite des zweiten Blechteils (2) angeordnet sind.Composite component for motor vehicle body construction, consisting of a first sheet metal part (1) made of light metal and a second sheet metal part (2) made of steel, the two sheet metal parts (1, 2) being connected to one another, characterized in that on the first sheet metal part (1 ) a sufficiently large hole (3) is formed for a spot welding process, which is covered by a small-area third sheet metal part (4) made of steel, the third sheet metal part (4) being friction welded to the first sheet metal part (1) (at 7) and that second sheet metal part (2) is spot-welded to the third sheet metal part (4) in a robot-guided manner in such a way that part of the welding robot reaches into or passes through the perforation (3) and the contact points (9, 10) of the spot welding gun (11) which the second sheet metal part (2) welded to the third sheet metal part (4), on the one hand the perforation (3) is arranged on the third sheet metal part (4) and on the other hand on the free outside of the second sheet metal part (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil für den Kraftfahrzeug-Karosseriebau, bestehend aus einem ersten Blechteil aus Leichtmetall und einem zweiten Blechteil aus Stahl, wobei die beiden Blechteile miteinander verbunden sind.The invention relates to a composite component for motor vehicle body construction, consisting of a first sheet metal part made of light metal and a second sheet metal part made of steel, the two sheet metal parts being connected to one another.
Im Stand der Technik ist es im Kraftfahrzeug-Karosseriebau bekannt, zwei Blechteile aus gleichem Material, insbesondere Stahl mittels Punktschweißen zu verbinden. Hierzu werden in der industriellen Fertigung üblicherweise Schweißroboter eingesetzt, die verschiedene Blechteile aus Stahl an der KraftfahrzeugKarosserie durch Widerstandsschweißen miteinander verbinden.It is known in the prior art in motor vehicle body construction to connect two sheet metal parts made of the same material, in particular steel, by means of spot welding. For this purpose, welding robots are usually used in industrial production, which connect various steel sheet metal parts on the motor vehicle body using resistance welding.
Bestehende Fertigungslinien weisen häufig eine hohe Anzahl an vorhandenen Schweißrobotern auf, die dazu ausgelegt sind, zwei Blechteile aus gleichartigem Material, insbesondere Stahl miteinander zu verschweißen.Existing production lines often have a large number of welding robots that are designed to weld two sheet metal parts made of the same material, in particular steel, together.
Mittels derartiger Anlagen ist es nicht oder nur mit einem sehr großen Aufwand, nämlich durch Umrüsten oder Erweitern der vorhandenen Schweißroboter, möglich, ein Blechteil aus Leichtmetall wie beispielsweise Aluminium mit einem zweiten Blechteil aus Stahl zu fügen.Using such systems, it is not possible, or only possible with a great deal of effort, namely by converting or expanding the existing welding robots, to join a sheet metal part made of light metal such as aluminum with a second sheet metal part made of steel.
Aus der
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Zudem ist aus der
Zudem ist aus der
Aufgrund des eingangs genannten Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbundbauteil für den Kraftfahrzeug-Karosseriebau zu schaffen, welches überwiegend aus Leichtmetall besteht und dabei auf herkömmliche Art und Weise mittels vorhandener Schweißroboter mit einem weiteren Blechteil aus andersartigem Material, insbesondere aus Stahl verschweißbar ist.Due to the prior art mentioned at the beginning, the present invention is based on the object of creating a composite component for motor vehicle body construction, which consists predominantly of light metal and in a conventional manner using existing welding robots with another sheet metal part made of a different material, in particular Steel can be welded.
Zudem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbindung zweier Blechteile mittels der in einer Fertigungslinie der Kraftfahrzeugindustrie vorhandenen Schweißroboter im Kraftfahrzeug-Karosseriebau zu schaffen, bei dem das erste Blechteil überwiegend aus Leichtmetall und das zweite Blechteil aus Stahl besteht.In addition, the invention is based on the object of creating a method for connecting two sheet metal parts by means of the welding robots present in a production line in the motor vehicle industry in motor vehicle body construction, in which the first sheet metal part is predominantly made of light metal and the second sheet metal part is made of steel.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vorrichtungsseitig vor, dass an dem ersten Blechteil eine für einen Punktschweißvorgang ausreichend große Lochung ausgebildet ist, die von einem kleinflächigen dritten Blechteil aus Stahl überdeckt ist, wobei das dritte Blechteil mit dem ersten Blechteil reibverschweißt ist und das zweite Blechteil mit dem dritten Blechteil derart robotergeführt punktverschweißt ist, dass ein Teil des Schweißroboters in die Lochung hineingreift beziehungsweise diese durchgreift und die Kontaktpunkte der Punktschweißzange, die das zweite Blechteil mit dem dritten Blechteil verschweißt, einerseits die Lochung durchgreifend am dritten Blechteil und andererseits an der freien Außenseite des zweiten Blechteils angeordnet sind.To solve this problem, the invention proposes on the device side that a sufficiently large perforation for a spot welding process is formed on the first sheet metal part, which is covered by a small-area third sheet metal part made of steel, the third sheet metal part being friction welded to the first sheet metal part and the second sheet metal part is spot-welded to the third sheet metal part in a robot-guided manner in such a way that a part of the welding robot reaches into the perforation or reaches through it and the contact points of the spot welding gun, which welds the second sheet metal part to the third sheet metal part, on the one hand passes through the perforation on the third sheet metal part and on the other hand on the free outside of the second sheet metal part are arranged.
Durch ein derart an einem ersten Blechteil aus Leichtmetall angeordnetem dritten Blechteil aus Stahl, welches genau die Punkte beziehungsweise Bereiche bildet, an denen ein Verschweißen mit einem zweiten Karosserie-Blechteil aus Stahl erfolgt, ist eine Verwendung von zum Teil großflächigen Blechteilen aus Leichtmetall im Kraftfahrzeug-Karosseriebau ermöglicht. A third sheet metal part made of steel arranged in this way on a first sheet metal part made of light metal, which forms exactly the points or areas at which welding with a second body sheet metal part made of steel takes place, allows the use of sheet metal parts made of light metal, some of which are large in area, in motor vehicles. Body construction possible.
Dabei können bestehende Fertigungslinien mit vorhandenen Schweißrobotern auf die übliche Art und Weise eingesetzt werden, ohne hohe Kosten beispielsweise für die Umrüstung der bestehenden Fertigungslinien durch modifizierte Schweißroboter und / oder Produktionsausfall durch Umrüstzeiten zu verursachen. Derartige Bauteile können somit auf dieselbe Art und Weise wie zwei Blechteile aus gleichartigem Material, insbesondere Stahl zu einem Verbundbauteil miteinander verschweißt werden.Existing production lines with existing welding robots can be used in the usual way, without incurring high costs, for example for converting the existing production lines with modified welding robots and / or loss of production due to changeover times. Such components can therefore be welded together to form a composite component in the same way as two sheet metal parts made of the same material, in particular steel.
Seitens des Vorlieferanten wird das mit dem dritten Blechteil verbundene erste Blechteil zur Verfügung gestellt, welches der Kraftfahrzeughersteller in der Produktionslinie wie bisher bei aus Stahl bestehenden Blechteilen mittels Schweißrobotern verarbeiten und mit dem zweiten Blechteil zusammenfügen kann.The pre-supplier provides the first sheet metal part connected to the third sheet metal part, which the motor vehicle manufacturer uses welding robots in the production line, as was previously the case with sheet metal parts made of steel can be processed and assembled with the second sheet metal part.
Hierdurch entstehen keinerlei Umrüstungskosten auf Seiten der Produktionslinien der Kraftfahrzeughersteller. Insbesondere ist hiermit die Verwendung von nur geringes Gewicht aufweisenden Leichtmetallen im Kraftfahrzeug-Karosseriebau ermöglicht.This means that there are no conversion costs on the motor vehicle manufacturer's production lines. In particular, this makes it possible to use light metals that are light in weight in motor vehicle body construction.
Insbesondere kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass das erste Blechteil aus einer Aluminiumlegierung und das zweite und/oder dritte Blechteil aus hochfestem Stahl besteht.In particular, it can particularly preferably be provided that the first sheet metal part is made of an aluminum alloy and the second and/or third sheet metal part is made of high-strength steel.
Durch eine derartige Ausbildung weist das gesamte Bauteil lediglich ein sehr geringes Gewicht auf, kann aber durch die Anordnung eines dritten Blechteils aus hochfestem Stahl dauerhaft und sicher auf herkömmliche Art und Weise mit weiteren Kraftfahrzeug-Karosserieteilen aus Stahl punktverschweißt werden.Due to such a design, the entire component has only a very low weight, but can be permanently and safely spot-welded in a conventional manner to other motor vehicle body parts made of steel by arranging a third sheet metal part made of high-strength steel.
Weiter kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Lochung eine kreisrunde Form und das dritte Blechteil eine flache runde oder polygonale Form aufweist.Furthermore, it can particularly preferably be provided that the perforation has a circular shape and the third sheet metal part has a flat, round or polygonal shape.
Derartige Ausführungsformen haben sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen.Such embodiments have proven to be particularly advantageous in practice.
Zudem kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass das erste Blechteil eine Senke aufweist, innerhalb derer das dritte Blechteil angeordnet ist und die die Lochung aufweist.In addition, it can particularly preferably be provided that the first sheet metal part has a depression within which the third sheet metal part is arranged and which has the perforation.
Dabei kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Tiefe der Senke geringer ist als die Dicke des dritten Blechteils.It can particularly preferably be provided that the depth of the depression is less than the thickness of the third sheet metal part.
Durch die Anordnung einer derartigen Senke mit darin angeordnetem dritten Blechteil ist es sichergestellt, dass das die Lochung überdeckende dritte Blechteil aus Stahl in der Höhe nur geringfügig über das erste Blechteil hervorragt, so dass nach dem Verschweißen das erste Blechteil bündig oder nahezu bündig an dem zweiten Blechteil anliegen kann.The arrangement of such a depression with a third sheet metal part arranged therein ensures that the third sheet metal part made of steel covering the perforation protrudes only slightly in height above the first sheet metal part, so that after welding the first sheet metal part is flush or almost flush with the second Sheet metal part can rest.
Somit ist durch die Tiefe der Senke und/oder durch die Höhe des dritten Blechteils ein Toleranzausgleich zwischen dem ersten und dem zweiten Blechteil ermöglicht.Thus, the depth of the depression and/or the height of the third sheet metal part enables tolerance compensation between the first and the second sheet metal part.
Weiter kann dabei besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass der die Reibverschweißung umgebene Bereich gegen Korrosion geschützt ist.Furthermore, it can particularly preferably be provided that the area surrounding the friction weld is protected against corrosion.
Dabei kann insbesondere besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten Blechteil und zweiten Blechteil Korrosionsschutzmittel, insbesondere in Form von korrosionsverhinderndem Klebstoff angeordnet ist. In particular, it can particularly preferably be provided that corrosion protection agent, in particular in the form of corrosion-preventing adhesive, is arranged between the first sheet metal part and the second sheet metal part.
Durch die Anordnung von Korrosionsschutzmittel, beispielsweise in Form von korrosionsverhinderndem Klebstoff zwischen dem ersten und dem zweiten Blechteil ist ein weitestgehender Schutz gegen Korrosion ermöglicht.By arranging corrosion protection agents, for example in the form of corrosion-preventing adhesive, between the first and second sheet metal parts, the greatest possible protection against corrosion is possible.
Darüber hinaus kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass das dritte Blechteil eine Korrosionsschutzbeschichtung aufweist, insbesondere verzinkt oder aluminiert ist.In addition, it can particularly preferably be provided that the third sheet metal part has a corrosion protection coating, in particular galvanized or aluminized.
Auch hierdurch ist ein weitgehender Schutz gegen Korrosion des dritten Blechteiles sichergestellt.This also ensures extensive protection against corrosion of the third sheet metal part.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schlägt die Erfindung verfahrensseitig vor, dass das erste Blechteil mit einer für einen Punktschweißvorgang ausreichend großen Lochung gelocht wird, anschließend ein flaches drittes Blechteil aus Stahl die Lochung am ersten Blechteil überdeckend mittels Reibschweißen am ersten Blechteil befestigt wird, und dass in einem weiteren Verfahrensschritt das zweite Blechteil durch eine robotergeführte Punktschweißung mit dem dritten Blechteil verbunden wird, wobei der erste Kontaktpunkt der Punktschweißzange außenseitig am zweiten Blechteil und der zweite Kontaktpunkt der Punktschweißzange die Lochung durchgreifend am dritten Blechteil angesetzt wird.To solve the problem mentioned at the beginning, the invention proposes in terms of the method that the first sheet metal part is perforated with a perforation sufficiently large for a spot welding process, then a flat third sheet metal part made of steel is fastened to the first sheet metal part by means of friction welding, covering the perforation on the first sheet metal part, and that In a further method step, the second sheet metal part is connected to the third sheet metal part by a robot-guided spot welding, the first contact point of the spot welding gun being placed on the outside of the second sheet metal part and the second contact point of the spot welding gun being placed on the third sheet metal part so as to pass through the perforation.
Durch ein derartiges Verfahren ist es auf kostengünstige und einfache Art und Weise ermöglicht, Leichtmetallkarosseriebauteile mit nur geringem Gewicht an bestehenden Karosserieblechteilen aus Stahl mittels vorhandener Fertigungslinien beziehungsweise den in den Fertigungslinien vorhandenen Schweißrobotern, zu verschweißen. Hierdurch können bestehende Fertigungslinien weiter genutzt werden, ohne dass hohe Kosten beispielsweise durch Umrüstung oder Modifikation der Anlagen entstehen.Such a method makes it possible in a cost-effective and simple manner to weld light metal body components with only low weight to existing steel body sheet metal parts using existing production lines or the welding robots present in the production lines. This means that existing production lines can continue to be used without incurring high costs, for example through retrofitting or modifying the systems.
Somit ist auf kostengünstige Art und Weise ein Verbinden von nur geringes Gewicht aufweisenden Leichtmetall-Blechteilen an vorhandenen Blechteilen aus Stahl dauerhaft und sicher ermöglicht.This makes it possible to connect lightweight metal sheet metal parts that are only light in weight to existing sheet metal parts made of steel permanently and safely in a cost-effective manner.
Schließlich kann dabei besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass in dem die Reibschweißverbindung umgebenden Bereich und/ oder die Punktschweißstelle abdeckend Korrosionsschutzmittel aufgetragen wird.Finally, it can particularly preferably be provided that corrosion protection agent is applied in the area surrounding the friction weld connection and/or covering the spot weld.
Durch das Auftragen eines Korrosionsschutzmittels ist gerade im Bereich der Schweißverbindungen ein wirksamer Schutz gegen Korrosion gegeben.By applying a corrosion inhibitor, especially in the area of welding Bonds provide effective protection against corrosion.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is shown in the figures and described in more detail below.
Es zeigt:
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1 einen Ausschnitt eines ersten Blechteiles mit verschweißtem dritten Blechteil, von schräg oben gesehen; -
2 den Schnitt A/A der1 ; -
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Senke in Seitenansicht geschnitten; -
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Seitenansicht geschnitten mit zweitem Blechteil; -
5 das Ausführungsbeispiel aus4 mit den Endbereichen einer Punktschweißzange.
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1 a section of a first sheet metal part with a welded third sheet metal part, seen obliquely from above; -
2 the cut A/A of the1 ; -
3 another exemplary embodiment with a depression cut in side view; -
4 a further exemplary embodiment of the invention in a side view, cut with a second sheet metal part; -
5 theexemplary embodiment 4 with the end areas of a spot welding gun.
In den Figuren ist ein Verbundbauteil für den Kraftfahrzeug-Karosseriebau gezeigt. Das Verbundbauteil besteht aus einem ersten Blechteil 1 aus Leichtmetall und einem zweiten Blechteil 2 aus Stahl. Die beiden Blechteile 1,2 sind miteinander verbunden (bei 8).The figures show a composite component for motor vehicle body construction. The composite component consists of a first
Erfindungsgemäß ist an dem ersten Blechteil 1 eine für einen Punktschweißvorgang ausreichend große Lochung 3 ausgebildet. Die Lochung 3 ist von einem kleinflächigen dritten Blechteil 4 aus Stahl überdeckt. Dabei ist das dritte Blechteil 4 mit dem ersten Blechteil 1 reibverschweißt (bei 7). Das zweite Blechteil 2 ist wie insbesondere aus den
Im Ausführungsbeispiel besteht das erste Blechteil 1 aus einer nur ein geringes Gewicht aufweisenden Aluminiumlegierung und das zweite Blechteil 2 und das dritte Blechteil 4 aus hochfestem Stahl. Somit ist eine Verbindung eines größeren Blechteiles mit nur einem geringen Gewicht dauerhaft und auf herkömmliche Art und Weise mittels Punktverschweißen eines Schweißroboters ermöglicht.In the exemplary embodiment, the first
Im Ausführungsbeispiel weist, wie insbesondere aus
Alternativ und in den Figuren nicht gezeigt, kann das dritte Blechteil 4 auch eine polygonale oder runde Form aufweisen.Alternatively and not shown in the figures, the third
Wie insbesondere aus
Dabei ist die Tiefe der Senke 5 geringer als die Dicke des dritten Blechteils 4. Hierdurch überragt das dritte Blechteil 4 in Richtung des zweiten Blechteils 2 die durch das erste Blechteil 1 gebildete Ebene nur geringfügig. Somit ist ein bündiges oder nahezu bündiges Befestigen des ersten Blechteiles 1 mittelbar an dem zweiten Blechteil 2 ermöglicht und ein Toleranzausgleich gegenüber dem Blechteil 2 geschaffen.The depth of the
Im Ausführungsbeispiel sind sowohl der die Reibverschweißung 7 umgebende Bereich als auch zwischen dem ersten Blechteil 1 und dem zweiten Blechteil 2 Korrosionsschutzmittel in Form von korrosionsverhinderndem Klebstoff 6 angeordnet.In the exemplary embodiment, corrosion protection agents in the form of corrosion-preventing
Das dritte Blechteil 4 ist im Ausführungsbeispiel mittels Verzinken korrosionsschutzbeschichtet.In the exemplary embodiment, the third
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.The invention is not limited to the exemplary embodiment, but is variable in many ways within the scope of the disclosure.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.All new individual and combination features disclosed in the description and/or drawing are considered essential to the invention.
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