DE102013013175A1 - Connecting element useful for connecting first component of first metal material with second component of second metal material, comprises first portion of first metal material and second portion of second metal material - Google Patents

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Abstract

Connecting element (3) for connecting at least a first component (1) of a first metal material with a second component (2) of a second metal material, comprises at least one first portion (3a) of the first metal material and at least one second portion (3b) of the second metal material. The connecting element is molded so that it partially covers the first component and the second component in a bonding arrangement. The first portion in the bonding arrangement is present at the first component, and the second portion in the bonding arrangement is present at the second component. INDEPENTDENT CLAIMS are also included for: (1) a composite component comprising the first component of the first metal material, which is connected with the second component of the second metal material, where (a) the connection of the first component is provided with the second component in the bonding arrangement by the connecting element, (b) at least one first portion is connected with the first component, and (c) at least one second portion is connected with the second component; and (2) connecting the first component of the first metal material with the second component of the second metal material, comprising setting the bonding arrangement of the first component with the second component, preparing at least one connecting element with at least one first portion of the first metal material and at least one second portion of the second metal material, connecting the portions and forming the connecting element so that the connecting element at least partially covers the first component and the second component in the bonding arrangement, arranging at least one connecting element to the components in the bonding arrangement so that at least one first portion is connected on the first component and at least one second portion is connected on the second component, welding at least one first portion with the first component and at least one second portion with the second component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Verbinden von Bauteilen aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen wie Aluminium und Stahl. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen mit diesem Verbindungselement und den damit erhältlichen Bauteilverbund.The invention relates to a connecting element for connecting components made of different metal materials such as aluminum and steel. Furthermore, the invention relates to a method for connecting components made of different metal materials with this connecting element and the component assembly obtainable therewith.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, im Zuge der Leichtbaustrategie im Automobilbau Stahlbauteile weitgehend durch Aluminiumbauteile zu ersetzen. Tragende Bauteile allerdings, die hohen mechanischen Anforderungen genügen müssen, werden nach wie vor aus Stahl gefertigt. Hierbei entsteht das Problem, Bauteile aus Aluminium und Stahl miteinander zu fügen. Herkömmliche Schmelzschweißprozesse können nicht eingesetzt werden, da beim Schmelzschweißen von Aluminium und Stahl spröde intermetallische Phasen an der Grenzfläche zwischen den Bauteilen entstehen, die die mechanischen Eigenschaften der Verbindung beeinträchtigen.It is known from the prior art, in the course of lightweight construction strategy in the automotive industry, to largely replace steel components with aluminum components. However, structural components that have to meet high mechanical requirements are still made of steel. This creates the problem of joining components made of aluminum and steel. Conventional fusion welding processes can not be used because the fusion welding of aluminum and steel produces brittle intermetallic phases at the interface between the components that affect the mechanical properties of the joint.

Verschiedene Ansätze zur Verbindung von Bauteilen aus unterschiedlichen Metallen umfassen daher mechanische Fügetechniken wie Verstemmen oder die Verwendung von Nieten oder Stiften sowie Sprengschweißen und Kleben. Zunehmend findet Reibrührschweißen beim Verbinden von Platten aus unterschiedlichen Metallen Anwendung.Various approaches for joining components made of different metals therefore include mechanical joining techniques such as caulking or the use of rivets or pins as well as explosive welding and gluing. Friction stir welding is increasingly used when joining plates made of different metals.

So beschreibt beispielsweise EP 1 884 308 B1 ein Verfahren zum Verbinden einer Aluminiumplatte mit einer Stahlplatte mittels eines Reibrührschweißvorgangs. Mittels eines bestimmten Reibrührwerkzeugs wird die Bildung eines Lochs an der Schweißstelle infolge des eindringenden Stifts vermieden und damit auch die Gefahr von Kontaktkorrosion unterbunden.For example, describes EP 1 884 308 B1 a method of joining an aluminum plate to a steel plate by means of a friction stir welding process. By means of a specific friction stir tool, the formation of a hole at the weld due to the penetrating pin is avoided and thus the risk of contact corrosion is prevented.

Ein Verfahren zum Verbinden eines Aluminiumbauteils mit einem Stahlbauteil mittels Widerstandsschweißen, Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder Bogenschweißen ist in EP 1 806 200 A1 offenbart. Dabei wird eine Zinkschicht auf der Verbindungsseite des Aluminiumblechs und/oder des Stahlblechs gebildet und diese mit der dazwischen gesandwichten Zinkschicht überlappend angeordnet. Beim Punktschweißen entsteht dann eine intermetallische Schweißlinse aus dem in das Aluminiumblech diffundierten geschmolzenen Zinks.A method of joining an aluminum member to a steel member by means of resistance welding, laser welding, electron beam welding or arc welding is known in EP 1 806 200 A1 disclosed. At this time, a zinc layer is formed on the joining side of the aluminum sheet and / or the steel sheet and overlapped with the zinc layer sandwiched therebetween. Spot welding then produces an intermetallic weld nugget from the molten zinc diffused into the aluminum sheet.

Die genannten Verfahren eignen sich vorwiegend zum Verbinden von plattenförmigen Bauteilen; die Schweißstellen sind damit gut zugänglich. Es ist nicht möglich, ein Hohlprofil aus einem ersten Metall, beispielsweise Stahl, mit einer flächigen Struktur, wie etwa einer Aluminiumstruktur, zu verbinden, wie dies beispielsweise bei einer Türstruktur aus Aluminium mit einem Seitenaufprallträger aus Stahl der Fall ist.The methods mentioned are mainly suitable for joining plate-shaped components; the welds are thus easily accessible. It is not possible to connect a hollow profile of a first metal, for example steel, with a planar structure, such as an aluminum structure, as is the case, for example, in an aluminum door structure with a steel side impact beam.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verbindung von Metallbauteilen, die sich nicht nur hinsichtlich des Metalls sondern auch hinsichtlich der dreidimensionalen Formgebung unterscheiden, kostengünstig und effektiv mit optimaler Krafteinleitung zu ermöglichen.Based on this prior art, it is an object of the present invention, the connection of metal components, which differ not only in terms of the metal but also in terms of the three-dimensional shape, cost and effectively with optimal force to allow.

Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a connecting element having the features of claim 1.

Die Aufgabe, ein kostengünstig fertigbares Hybridbauteil mit optimaler Krafteinleitung bereitzustellen, wird durch einen Bauteilverbund mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.The object to provide a low-cost manufacturable hybrid component with optimum introduction of force is achieved by a composite component with the features of claim 5.

Eine weitere Aufgabe, Bauteile aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen kostengünstig und ohne kalte Fügetechniken im Rohbau zu verbinden, wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.Another object to connect components made of different metal materials inexpensively and without cold joining techniques in the shell, is achieved by a method having the features of claim 9.

Weiterbildungen der Gegenstände und des Verfahrens sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt.Further developments of the objects and the method are carried out in the respective subclaims.

Um ein Bauteil aus einem ersten Metallwerkstoff mit einem zweiten Bauteil aus einem anderen, sich von dem ersten unterscheidenden Metallwerkstoff zu verbinden, weist ein erfindungsgemäßes Verbindungselement mehrere Abschnitte auf, die aus den unterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehen. Dabei sind der oder die Abschnitt(e) aus dem ersten Metallwerkstoff mit dem oder den Abschnitt(en) aus dem zweiten Metallwerkstoff miteinander verbunden, während das Verbindungselement derart geformt ist, dass es die in einer Fügeanordnung angeordneten Bauteile an der Fügestelle zumindest teilweise überdeckt. Die Abschnitte des Verbindungselements aus den unterschiedlichen Metallwerkstoffen sind dabei so dimensioniert, dass der oder die Abschnitt(e) aus dem ersten Metallwerkstoff in der Fügeanordnung an dem Bauteil aus dem gleichen Metallwerkstoff und der oder die Abschnitte aus dem anderen Metallwerkstoff in der Fügeanordnung an dem zweiten Bauteil zur Anlage kommen. Über das erfindungsgemäße Verbindungselement können Bauteile aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen mit herkömmlichen Fügetechnologien verbunden werden, indem jeweils das Bauteil und der werkstoffgleiche Abschnitt des Verbindungselements miteinander gefügt werden, beispielsweise durch konventionelles Schmelzschweißen.In order to connect a component made of a first metal material to a second component of another metal material that differs from the first, a connecting element according to the invention has a plurality of sections, which consist of the different metal materials. In this case, the portion (s) of the first metal material are connected to one another or the portion (s) of the second metal material, while the connecting element is shaped such that it at least partially covers the components arranged in a joining arrangement at the joint. The sections of the connecting element made of the different metal materials are dimensioned such that the one or more sections of the first metal material in the joining arrangement on the component of the same metal material and the one or more sections of the other metal material in the joining arrangement on the second Component come to the plant. About the connecting element according to the invention components of different metal materials can be connected to conventional joining technologies by each of the component and the same material section of the connecting element are joined together, for example by conventional fusion welding.

Das Verbindungselement kann dabei so dimensioniert sein, dass es die gesamte Länge einer Fügelinie zwischen den Bauteilen überdeckt; es können aber auch Verbindungselemente vorgesehen sein, die lediglich einen Abschnitt der Fügelinie überdecken, so dass zum Fügen zweier Bauteile mehrere Verbindungselemente eingesetzt werden können.The connecting element can be dimensioned so that it is the entire length a joint line between the components covered; but it can also be provided connecting elements which cover only a portion of the joint line, so that a plurality of connecting elements can be used for joining two components.

Ferner kann das erfindungsgemäße Verbindungselement in einer Weiterbildung derart ausgeführt werden, um drei oder auch mehr Bauteile aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen miteinander zu verbinden, indem es die entsprechenden werkstoffgleichen, formtreuen Abschnitte aufweist. So können auch mehr als zwei Bauteile, die aus zwei oder mehr unterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehen, durch ein erfindungsgemäßes Verbindungselement miteinander verbunden werden.Furthermore, the connecting element according to the invention can be carried out in a development in such a way to connect three or more components made of different metal materials together by having the corresponding material-identical, shape-faithful sections. Thus, more than two components, which consist of two or more different metal materials, can be connected to one another by a connecting element according to the invention.

Bei den unterschiedlichen Metallwerkstoffen kann es sich in erster Linie um Aluminium- und Stahlwerkstoffe handeln. Es sind aber auch andere Kombinationen, beispielsweise mit einem Magnesiumwerkstoff, denkbar.The different metal materials may primarily be aluminum and steel materials. But there are also other combinations, for example, with a magnesium material, conceivable.

Die Abschnitte des Verbindungselements sind untrennbar miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, verlötet oder durch Schweißlöten, d. h. Schweißen mit Zusatzwerkstoff; stoffschlüssig verbunden; können aber gegebenenfalls auch durch andere Fügetechniken unter Einwirkung von Druck und/oder Temperatur bzw. nachfolgender Wärmebehandlung (z. B. Diffusionsglühen) miteinander verbunden sein. Die Verbindungsstelle zwischen zwei benachbarten Abschnitten liegt vorzugsweise in einem nicht geformten Bereich des Verbindungselements und ist damit bei der Herstellung des Verbindungselements keinem Verformungsvorgang ausgesetzt.The portions of the connecting element are inseparably connected to each other, preferably welded, soldered or by welding brazing, d. H. Welding with filler material; cohesively connected; however, if appropriate, they can also be connected to one another by other joining techniques under the action of pressure and / or temperature or subsequent heat treatment (eg diffusion annealing). The joint between two adjacent sections is preferably located in an unformed region of the connecting element and is thus not exposed to a deformation process in the manufacture of the connecting element.

In einer Ausführungsform des Verbindungselements, das zum Verbinden eines Flächenbauteils aus einem ersten Metallwerkstoff mit einem länglichen Hohlprofilbauteil aus einem anderen Metallwerkstoff vorgesehen ist, weist das Verbindungselement ein hutartiges Querschnittsprofil auf, bei dem im Wesentlichen die „Hutkrempe” durch zwei Abschnitte aus dem ersten Metallwerkstoff zur Anlage an dem Flächenbauteil gebildet wird, wobei der zweite Abschnitt aus dem anderen Metallwerkstoff zur Anlage an dem Hohlprofilbauteil korrespondierend dazu u-förmig ausgebildet ist. Die Fügebereiche zwischen den Abschnitten können sowohl innerhalb des unverformten Bereichs der „Hutkrempe” oder innerhalb eines unverformten Seitenschenkels des u-förmigen Abschnitts liegen.In one embodiment of the connecting element, which is provided for connecting a surface component of a first metal material with an elongated hollow profile component made of another metal material, the connecting element has a hat-like cross-sectional profile, in which substantially the "brim" by two portions of the first metal material to System is formed on the surface component, wherein the second portion of the other metal material for abutment against the hollow profile component corresponding to U-shaped. The joining areas between the sections may lie both within the undeformed area of the "brim" or within an undeformed side leg of the u-shaped section.

Ein erfindungsgemäßer Bauteilverbund lässt sich durch Verwendung herkömmlicher Fügetechniken kostengünstig herstellen und weist eine optimale Krafteinleitung und Belastungsrichtung zwischen den verbundenen Bauteilen aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen auf. Die Verbindung der Bauteile in einer Fügeanordnung wird durch ein erfindungsgemäßes Verbindungselement bereitgestellt, indem das Bauteil aus dem ersten Metallwerkstoff mit dem oder den werkstoffgleichen Abschnitt(en) und entsprechend das zweite Bauteil aus dem anderen Metallwerkstoff mit dem oder den korrespondierenden Abschnitt(en) des Verbindungselements verbunden sind.An inventive composite component can be produced inexpensively by using conventional joining techniques and has an optimal introduction of force and loading direction between the connected components made of different metal materials. The connection of the components in a joining arrangement is provided by a connecting element according to the invention, in which the component of the first metal material with the material-equivalent section (s) and correspondingly the second component of the other metal material with the or the corresponding portion (s) of the connecting element are connected.

Die Bauteile können vorteilhaft mit den jeweils werkstoffgleichen Abschnitten des Verbindungselements durch Schmelzschweißen verbunden sein.The components can be advantageously connected to the respective material-equivalent sections of the connecting element by fusion welding.

So können auch Hybridstrukturen bzw. Bauteilverbünde geschaffen werden, bei denen nur ein Bauteil eine flächige Struktur ist, während das zweite Bauteil auch eine Profilstruktur aufweisen kann, wie beispielsweise eine Hohlprofilstruktur.Thus, hybrid structures or component composites can be created in which only one component is a planar structure, while the second component can also have a profile structure, such as a hollow profile structure.

Ein erfindungsgemäßer Bauteilverbund kann etwa aus einer flächigen Kraftfahrzeug-Türstruktur aus einem Aluminiumwerkstoff, dem ersten Bauteil, und einem Seitenaufprallträger aus einem Stahlwerkstoff, dem zweiten Bauteil, die über ein oder mehrere erfindungsgemäße Verbindungselemente verbunden sind, bestehen.A composite component according to the invention may consist, for example, of a two-dimensional motor vehicle door structure of an aluminum material, the first component, and a side impact beam of a steel material, the second component, which are connected via one or more connecting elements according to the invention.

Um ein Bauteil aus einem ersten Metallwerkstoff mit einem zweiten Bauteil aus einem zweiten, sich von dem ersten Metallwerkstoff unterscheidenden Metallwerkstoff zu verbinden, umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren die Schritte:

  • – Festlegen einer Fügeanordnung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil,
  • – Herstellen zumindest eines Verbindungselements mit zumindest einem ersten Abschnitt aus dem ersten Metallwerkstoff und zumindest einem zweiten Abschnitt aus dem zweiten Metallwerkstoff,
  • – dabei Verbinden der Abschnitte und Formen des Verbindungselements derart, dass das Verbindungselement das erste Bauteil und das zweite Bauteil in der Fügeanordnung an der Fügelinie zumindest teilweise überdeckt,
  • – Anordnen des zumindest einen Verbindungselements an den Bauteilen, die in der Fügeanordnung angeordnet sind, wobei der zumindest eine erste Abschnitt an dem ersten Bauteil und der zumindest eine zweite Abschnitt an dem zweiten Bauteil zur Anlage kommen,
  • – Verschweißen des zumindest einen ersten Abschnitts mit dem ersten Bauteil und des zumindest einen zweiten Abschnitts mit dem zweiten Bauteil.
In order to connect a component of a first metal material to a second component of a second metal material that differs from the first metal material, a method according to the invention comprises the steps:
  • Determining a joining arrangement of the first component with the second component,
  • Producing at least one connecting element with at least one first section made of the first metal material and at least one second section made of the second metal material,
  • - Connecting the sections and forms of the connecting element such that the connecting element at least partially covers the first component and the second component in the joint assembly at the joint line,
  • Arranging the at least one connecting element on the components which are arranged in the joining arrangement, wherein the at least one first section abuts the first component and the at least one second section abuts the second component,
  • - Welding the at least one first portion with the first component and the at least one second portion with the second component.

Dabei kann bei der Herstellung des Verbindungselements das Verbinden der Abschnitte miteinander durch Verschweißen, bevorzugt durch Laserschweißen ohne Überlappung der Abschnitte im Stumpfstoß, oder unter Verwendung eines Zusatzwerkstoffs durch Lösten oder Schweißlöten erfolgen. Gegebenenfalls können aber auch andere Schweißverfahren, z. B. Reibrührschweißen eingesetzt werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Verbindungsstellen benachbarter Abschnitte in Bereichen liegen, die beim Formen des Verbindungselements in Formtreue zu den Bauteilen im Fügebereich, beispielsweise durch Tiefziehen, nicht verformt werden.Here, in the manufacture of the connecting element, the joining of the sections to each other by welding, preferably by laser welding without overlapping of the sections in the butt joint, or by using a Additional material by soldering or welding soldering done. Optionally, but other welding methods, eg. B. friction stir welding can be used. It can further be provided that the connection points of adjacent sections lie in regions which are not deformed during the molding of the connection element in dimensionally true to the components in the joining region, for example by deep drawing.

So gestattet die Erfindung mit den Verbindungselementen eine kostengünstige Verbindung von Al- und Stahlstrukturen, die zudem eine optimale Krafteinleitung und Belastungsrichtung des Hybridbauteils bereitstellt. Mit Verwendung des Schmelzschweißens zum Fügen der Bauteile mit dem Verbindungselement sind keine kalten Fügetechniken im Rohbau erforderlich.Thus, the invention allows with the connecting elements a cost-effective connection of aluminum and steel structures, which also provides an optimal force application and loading direction of the hybrid component. With the use of fusion welding to join the components with the connecting element no cold joining techniques are required in the shell.

Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.These and other advantages are set forth by the following description with reference to the accompanying figures. The reference to the figures in the description is to aid in the description and understanding of the subject matter. Articles or parts of objects which are substantially the same or similar may be given the same reference numerals. The figures are merely a schematic representation of an embodiment of the invention.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine Querschnittansicht durch einen Bauteilverbund aus einem Al-Flächenbauteil und einem Stahl-Hohlprofil, die über ein erfindungsgemäßes Verbindungselement miteinander verbunden sind, 1 a cross-sectional view through a composite component of an Al-surface component and a steel hollow profile, which are connected to one another via a connecting element according to the invention,

2 eine Querschnittansicht durch einen weiteren Bauteilverbund aus einem Al-Flächenbauteil und einem Stahl-Hohlprofil, die über ein erfindungsgemäßes Verbindungselement miteinander verbunden sind. 2 a cross-sectional view through another component composite of an Al-surface component and a steel hollow profile, which are connected to one another via a connecting element according to the invention.

1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einem Bauteilverbund bzw. Hybridbauteil, bei dem ein flächiges Aluminiumbauteil 1 mit einem Stahlprofil 2 über ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 3 verbunden ist. 1 and 2 show a section of a composite component or hybrid component, in which a flat aluminum component 1 with a steel profile 2 via an inventive connecting element 3 connected is.

Um das gefügte Hybridbauteil zu erhalten, wird zunächst eine Fügeanordnung der Bauteile 1, 2 festgelegt, aus der sich eine Fügelinie zwischen den Bauteilen bzw. ein Fügebereich um diese Fügelinie ergibt. Die Bauteile in der Fügeanordnung geben die Form des Verbindungselements 3 vor, das die Fügelinie überbrücken soll. In dem in 1 und 2 dargestellten Beispielen umgibt das Verbindungselement 3 mit dem hutförmigen Querschnittsprofil das Stahlprofil 2 und liegt mit der Hutkrempe an der Al-Struktur 1 an.In order to obtain the joined hybrid component, first a joining arrangement of the components 1 . 2 determined, resulting in a joint line between the components or a joint area around this joint line. The components in the assembly give the shape of the connecting element 3 which is to bridge the joint line. In the in 1 and 2 The examples shown surround the connecting element 3 with the hat-shaped cross-sectional profile of the steel profile 2 and lies with the hat brim on the Al structure 1 at.

Anders als in 1 und 2 dargestellt, sind zum Fügen eines flächigen Bauteils mit einer länglichen Profilstruktur auch zwei gewinkelte Verbindungselemente denkbar, die mit einem Schenkel an dem flächigen Bauteil und mit dem anderen Schenkel an dem Profil anliegen.Unlike in 1 and 2 are shown, for joining a flat component with an elongated profile structure and two angled connecting elements are conceivable, which abut with one leg on the flat component and with the other leg on the profile.

Um das Verbindungselement jeweils mit den Bauteilen einfach verschweißen zu können, wird das Verbindungselement an den entsprechenden Abschnitten, mit denen sie an dem jeweiligen Bauteil anliegen, aus dem gleichen Metallwerkstoff wie dem des anliegenden Bauteils ausgeführt.In order to be able to simply weld the connecting element to the components in each case, the connecting element is made of the same metal material as that of the adjoining component at the corresponding sections with which they bear against the respective component.

Nach dem Anlegen des Verbindungselements an den in der Fügeanordnung vorliegenden Bauteilen kann über Schmelzschweißen an den jeweiligen Abschnitten eine feste Verbindung mit den Bauteilen herstellt werden, da jeweils immer gleiche Werkstoffe miteinander verbunden werden.After applying the connecting element to the present in the assembly components, a firm connection with the components can be produced by fusion welding at the respective sections, since in each case always the same materials are interconnected.

In 1 und 2 bestehen die „Hutkrempen-”Abschnitte 3a, die an der Al-Struktur 1 anliegen, entsprechend aus Al, so dass zum Schweißen eine herkömmliche Schmelzschweißtechnik eingesetzt und entsprechende Schweißparameter einfach gewählt werden können und an der mit Bezugszeichen 5 versehenen Stelle eine reine Aluminiumschweißverbindung entsteht. Der Abschnitt 3b besteht korrespondierend zu dem Stahlwerkstoff des Profils 2 aus Stahl. Die Verbindung durch (Schmelz-)Schweißen kann an der mit 4 indizierten Stelle erfolgen, alternativ oder zusätzlich kann auch noch an den Stellen 4' geschweißt werden.In 1 and 2 Consist of the "Hat Brim" sections 3a attached to the Al structure 1 abut, according to Al, so that used for welding a conventional fusion welding technology and welding parameters can be easily selected and at the with reference numerals 5 provided point a pure aluminum weld joint is formed. The section 3b exists corresponding to the steel material of the profile 2 from steel. The connection by (fusion) welding can at the with 4 indicated site, alternatively or additionally, can also be in the places 4 ' be welded.

Bei dem Verbindungselement handelt es sich also quasi um eine so genannte „Tailored Blank” (maßgeschneiderte Platine) aus unterschiedlichen Werkstoffen (Hybrid Blanks®), wie sie von ThyssenKrupp Tailored Blanks GmbH, Duisburg, Deutschland, entwickelt wurden. Bei den Tailored Blanks handelt es sich um Halbzeuge, die durch Tiefziehen zum gewünschten Bauteil umgeformt werden. Für die Hybrid Blanks aus unterschiedlichen Werkstoffen werden unterschiedliche Blechplatinen durch Walzplattieren oder als Stumpfstoß mittels Laserschweißen gefügt. Um im Fügebereich der Platinen rissempfindliche intermetallische Phasen zu vermeiden und somit Tiefziehen der Hybridbleche zu ermöglichen, werden Hybrid Blanks durch breitendes Walzen und eine Aktivierung der Oberfläche durch Laserstrahlung verbunden.The connecting element is therefore virtually a so-called "tailored blank" made of different materials (Hybrid Blanks® ), as developed by ThyssenKrupp Tailored Blanks GmbH, Duisburg, Germany. The tailored blanks are semi-finished products, which are formed by deep drawing to the desired component. For the hybrid blanks made of different materials, different sheet metal blanks are joined by roll-bonding or as a butt joint by laser welding. In order to avoid crack-sensitive intermetallic phases in the joint area of the blanks and thus to enable thermoforming of the hybrid sheets, hybrid blanks are joined by broad rolling and activation of the surface by laser radiation.

Bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement 3 hingegen kann das Verbinden der Abschnitte 3a, 3b bei der Fertigung des Verbindungselements auch durch Schweißtechniken wie Reibrührschweißen oder Laserschweißen sowie durch Löten oder Schweißlöten erfolgen, da die Verbindungsstelle 3c zwischen den Abschnitten 3a, 3b in einem nicht verformten Bereich vorgesehen ist. In 1 liegt die Verbindungsstelle 3c in der „Hutkrempe” des Verbindungselements 3, d. h. der Abschnitt 3b aus Stahl erstreckt sich bis zur Verbindungsstelle 3c ein Stück weit in die „Hutkrempe” und liegt an dem Flächenbauteil 1 aus Aluminium an. In 2 liegt die Verbindungsstelle 3c in den Seitenschenkeln des u-förmigen profilierten Abschnitts, so dass die Al-Abschnitte 3a, die sich von der „Hutkrempe” bis zu der Verbindungsstelle 3c erstrecken, auch teilweise an dem Stahlprofil 2 anliegen. Ferner ist eine Kombination beider Varianten nicht ausgeschlossen, d. h. eine Fügestelle liegt in der Hutkrempe, die andere in dem Seitenschenkel des U-Profilabschnitts.In the connecting element according to the invention 3 however, connecting the sections can be 3a . 3b in the manufacture of the fastener also by welding techniques such Friction stir welding or laser welding as well as soldering or welding soldering, since the connection point 3c between the sections 3a . 3b is provided in an undeformed area. In 1 lies the junction 3c in the "hat brim" of the connecting element 3 ie the section 3b made of steel extends to the junction 3c a little way into the "hat brim" and is located on the surface component 1 made of aluminum. In 2 lies the junction 3c in the side legs of the U-shaped profiled section, leaving the Al sections 3a extending from the "brim of brim" to the junction 3c extend, also partially on the steel profile 2 issue. Furthermore, a combination of both variants is not excluded, ie a joint is located in the brim, the other in the side legs of the U-profile section.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1884308 B1 [0004] EP 1884308 B1 [0004]
  • EP 1806200 A1 [0005] EP 1806200 A1 [0005]

Claims (10)

Verbindungselement (3) zum Verbinden zumindest eines ersten Bauteils (1) aus einem ersten Metallwerkstoff mit einem zweiten Bauteil (2) aus einem zweiten Metallwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (3) zumindest einen ersten Abschnitt (3a) aus dem ersten Metallwerkstoff und zumindest einen zweiten Abschnitt (3b) aus dem zweiten Metallwerkstoff aufweist, wobei das Verbindungselement (3) so geformt ist, dass es das erste Bauteil (1) und das zweite Bauteil (2) in einer Fügeanordnung zumindest teilweise überdeckt, wobei der zumindest eine erste Abschnitt (3a) in der Fügeanordnung an dem ersten Bauteil (1) und der zumindest eine zweite Abschnitt (3b) in der Fügeanordnung an dem zweiten Bauteil (2) anliegen.Connecting element ( 3 ) for connecting at least one first component ( 1 ) of a first metal material with a second component ( 2 ) of a second metal material, characterized in that the connecting element ( 3 ) at least a first section ( 3a ) of the first metal material and at least one second section ( 3b ) of the second metal material, wherein the connecting element ( 3 ) is shaped so that it is the first component ( 1 ) and the second component ( 2 ) is at least partially covered in a joining arrangement, wherein the at least one first section ( 3a ) in the joining arrangement on the first component ( 1 ) and the at least one second section ( 3b ) in the joining arrangement on the second component ( 2 ) issue. Verbindungselement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (3) zumindest einen dritten Abschnitt zum Verbinden eines zumindest dritten Bauteils aus einem Metallwerkstoff, der der erste, der zweite oder ein anderer Metallwerkstoff ist, mit dem ersten und dem zweiten Bauteil (1, 2) aufweist, wobei der dritte Abschnitt werkstoffgleich und formtreu zu dem dritten Bauteil in der Fügeanordnung ist.Connecting element ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the connecting element ( 3 ) at least a third portion for connecting an at least third component of a metal material, which is the first, the second or another metal material, with the first and the second component ( 1 . 2 ), wherein the third section is of the same material and dimensionally true to the third component in the joining arrangement. Verbindungselement (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Metallwerkstoff ein Aluminiumwerkstoff und der zweite Metallwerkstoff ein Stahlwerkstoff ist, und/oder benachbarte Abschnitte (3a, b) miteinander verschweißt oder verlötet sind, wobei eine Verbindungsstelle (3c) zweier benachbarter Abschnitte (3a, b) in einem nicht verformten Bereich des Verbindungselements (3) vorgesehen ist.Connecting element ( 3 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the first metal material is an aluminum material and the second metal material is a steel material, and / or adjacent sections ( 3a , b) are welded or soldered together, wherein a connection point ( 3c ) of two adjacent sections ( 3a , b) in an undeformed region of the connecting element ( 3 ) is provided. Verbindungselement (3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (3) zum Verbinden eines Flächenbauteils (1) mit einem länglichen Hohlprofilbauteil (2) einen hutförmigen Querschnitt aufweist, dessen Hutkrempe durch zwei erste Abschnitte (3a) zur Anlage an dem Flächenbauteil (1) gebildet wird, wobei der zweite Abschnitt (3b) zur Anlage an dem Hohlprofilbauteil (2) korrespondierend dazu ausgebildet ist.Connecting element ( 3 ) according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting element ( 3 ) for connecting a surface component ( 1 ) with an elongated hollow profile component ( 2 ) has a hat-shaped cross section whose hat brim through two first sections ( 3a ) for engagement with the surface component ( 1 ), the second section ( 3b ) for engagement with the hollow profile component ( 2 ) is formed corresponding thereto. Bauteilverbund aus einem ersten Bauteil (1) aus einem ersten Metallwerkstoff, das mit einem zweiten Bauteil (2) aus einem zweiten Metallwerkstoff verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des ersten Bauteils (1) mit dem zweiten Bauteil (2) in einer Fügeanordnung durch ein Verbindungselement (3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4 bereitgestellt wird, wobei der zumindest eine erste Abschnitt (3a) mit dem ersten Bauteil (1) und der zumindest eine zweite Abschnitt (3b) mit dem zweiten Bauteil (2) verbunden sind.Component composite from a first component ( 1 ) of a first metal material, which is connected to a second component ( 2 ) is connected from a second metal material, characterized in that the connection of the first component ( 1 ) with the second component ( 2 ) in a joining arrangement by a connecting element ( 3 ) according to at least one of claims 1 to 4, wherein the at least one first section ( 3a ) with the first component ( 1 ) and the at least one second section ( 3b ) with the second component ( 2 ) are connected. Bauteilverbund nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Abschnitt (3a) mit dem ersten Bauteil (1) und der zumindest eine zweite Abschnitt (3b) mit dem zweiten Bauteil (2) durch Schmelzschweißen verbunden sind.Component assembly according to claim 5, characterized in that the at least one first section ( 3a ) with the first component ( 1 ) and the at least one second section ( 3b ) with the second component ( 2 ) are connected by fusion welding. Bauteilverbund nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) eine flächige Struktur und das zweite Bauteil (2) eine Profilstruktur, die bevorzugt eine Hohlprofilstruktur ist, aufweist.Composite component according to claim 5 or 6, characterized in that the first component ( 1 ) a planar structure and the second component ( 2 ) has a profile structure, which is preferably a hollow profile structure has. Bauteilverbund nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) eine flächige Kraftfahrzeug-Türstruktur aus einem Aluminiumwerkstoff und das zweite Bauteil (2) ein Seitenaufprallträger aus einem Stahlwerkstoff ist.Composite component according to at least one of claims 5 to 7, characterized in that the first component ( 1 ) a flat motor vehicle door structure made of an aluminum material and the second component ( 2 ) is a side impact beam made of a steel material. Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (1) aus einem ersten Metallwerkstoff mit einem zweiten Bauteil (2) aus einem zweiten Metallwerkstoff, umfassend die Schritte: – Festlegen einer Fügeanordnung des ersten Bauteils (1) mit dem zweiten Bauteil (2), – Herstellen zumindest eines Verbindungselements (3) mit zumindest einem ersten Abschnitt (3a) aus dem ersten Metallwerkstoff und zumindest einem zweiten Abschnitt (3b) aus dem zweiten Metallwerkstoff, – dabei Verbinden der Abschnitte (3a, b) und Formen des Verbindungselements (3) derart, dass das Verbindungselement (3) das erste Bauteil (1) und das zweite Bauteil (2) in der Fügeanordnung zumindest teilweise überdeckt, – Anordnen des zumindest einen Verbindungselements (3) an den Bauteilen (1, 2), die in der Fügeanordnung angeordnet sind, wobei der zumindest eine erste Abschnitt (3a) an dem ersten Bauteil (1) und der zumindest eine zweite Abschnitt (3b) an dem zweiten Bauteil (2) zur Anlage kommen, – Verschweißen des zumindest einen ersten Abschnitts (3a) mit dem ersten Bauteil (1) und des zumindest einen zweiten Abschnitts (3b) mit dem zweiten Bauteil (1).Method for connecting a first component ( 1 ) of a first metal material with a second component ( 2 ) of a second metal material, comprising the steps: - defining a joining arrangement of the first component ( 1 ) with the second component ( 2 ), - producing at least one connecting element ( 3 ) with at least a first section ( 3a ) of the first metal material and at least one second section ( 3b ) of the second metal material, - thereby connecting the sections ( 3a , b) and forms of the connecting element ( 3 ) such that the connecting element ( 3 ) the first component ( 1 ) and the second component ( 2 ) is at least partially covered in the joining arrangement, - arranging the at least one connecting element ( 3 ) on the components ( 1 . 2 ), which are arranged in the joining arrangement, wherein the at least one first section ( 3a ) on the first component ( 1 ) and the at least one second section ( 3b ) on the second component ( 2 ), - welding the at least one first section ( 3a ) with the first component ( 1 ) and the at least one second section ( 3b ) with the second component ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verbinden der Abschnitte (3a, b) durch Verschweißen, bevorzugt durch Reibrührschweißen oder Laserschweißen, oder durch Löten oder durch Schweißlöten erfolgt, und wobei die Verbindungsstelle (3c) der Abschnitte (3a, b) in einem nicht verformten Bereich des Verbindungselements (3) vorgesehen ist.The method of claim 9, wherein connecting the sections ( 3a , b) by welding, preferably by friction stir welding or laser welding, or by brazing or by brazing, and wherein the joint ( 3c ) of the sections ( 3a , b) in an undeformed region of the connecting element ( 3 ) is provided.
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