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Die Erfindung betrifft ein Hybridbauteil, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Hybridbauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Hybridbauteils sind der
DE 10 2008 007 977 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Hybridbauteil umfasst ein Stahlbauteil und ein Leichtmetallbauteil. Das Leichtmetallbauteil ist mit dem Stahlbauteil gefügt. Darüber hinaus ist das Leichtmetallbauteil zumindest in einem Teilbereich mit einer Zinkbeschichtung versehen und unter Vermittlung der Zinkbeschichtung an dem Stahlbauteil abgestützt. Mit anderen Worten liegt das Leichtmetallbauteil über die Zinkbeschichtung an dem Stahlbauteil an, so dass ein direkter bzw. unmittelbarer Kontakt zwischen dem Leichtmetallbauteil und dem Stahlbauteil unterbunden, das heißt vermieden ist. Das Leichtmetallbauteil ist dabei durch ein Zinkdiffusionsverfahren mit der Zinkbeschichtung versehen.
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Durch die Vermeidung des direkten Kontakts zwischen dem Stahlbauteil und dem Leichtmetallbauteil können Korrosionsprobleme, die aus unterschiedlichen elektrochemischen Potenzialen zwischen dem Leichtmetallbauteil und dem Stahlbauteil resultieren, vermieden werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hybridbauteil der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften des Hybridbauteils darstellbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch ein Hybridbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Hybridbauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften aufweist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Leichtmetallbauteil durch ein Metallspritzverfahren oder durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren mit der Zinkbeschichtung versehen ist. Hierdurch kann beim Versehen des Leichtmetallbauteils mit der Zinkbeschichtung eine übermäßige Erwärmung und daraus etwaige resultierende Gefügeveränderungen bzw. Gefügeumwandlungen des Leichtmetallbauteils vermieden werden, so dass das Leichtmetallbauteil auch nach dem Versehen dieses mit der Zinkbeschichtung gewünschte, vorteilhafte mechanische Eigenschaften aufweist, die das Leichtmetallbauteil gegebenenfalls bereits vor dem Versehen mit der Zinkbeschichtung hatte. In der Folge können auch besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften des Hybridbauteils insgesamt dargestellt werden. Beispielsweise kann eine besonders hohe Festigkeit des Leichtmetallbauteils und somit des Hybridbauteils insgesamt geschaffen werden.
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Gleichzeitig ist es möglich, einen direkten bzw. unmittelbaren Kontakt zwischen dem Leichtmetallbauteil und dem Stahlbauteil sowie daraus resultierende Korrosionsprobleme zu vermeiden, da das Leichtmetallbauteil das Stahlbauteil nicht direkt berühr, sondern unter Vermittlung der Zinkbeschichtung am Stahlbauteil abgestützt ist. Mit anderen Worten kann mittels der Zinkbeschichtung ein unmittelbarer und somit elektrochemischer Kontakt zwischen dem Stahlbauteil und dem Aluminiumbauteil vermieden werden. Somit kann eine Kontaktkorrosion zwischen dem Leichtmetallbauteil und dem Stahlbauteil verhindert werden.
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Vorzugsweise ist die Zinkbeschichtung im Bereich einer Fügestelle angeordnet, an welcher das Leichtmetallbauteil mit dem Stahlbauteil gefügt ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Leichtmetallbauteil über die Zinkbeschichtung mit dem Stahlbauteil gefügt ist. Es wurde nämlich herausgefunden, dass die Zinkbeschichtung ein besonders einfaches Fügen von Leichtmetall, insbesondere Aluminium, aus dem das Leichtmetallbauteil gebildet ist, mit Stahl, aus dem das Stahlbauteil gebildet ist, ermöglicht. Somit ist das Hybridbauteil auf besonders einfache und zeit- und kostengünstige Weise herstellbar.
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Zur Realisierung einer besonders festen Verbindung des Leichtmetallbauteils mit dem Stahlbauteil ist bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Leichtmetallbauteil mit dem Stahlbauteil thermisch gefügt, Insbesondere gelötet, ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Leichtmetallbauteil über die Zinkbeschichtung mit dem Stahlbauteil thermisch gefügt ist.
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Das Hybridbauteil kann beispielsweise als Karosseriebauteil für die Karosserie des Kraftwagens verwendet werden. Ferner kann das Hybridbauteil als Bauteil eines Flügelelements, insbesondere einer Tür und insbesondere einer Seitentür, des Kraftwagens ausgebildet sein.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass beim Versehen des Leichtmetallbauteils durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren oder durch ein Metallspritzverfahren keine wesentliche Erwärmung des Leichtmetallbauteils auftritt, wie es beispielsweise beim Beschichten mittels eines Diffusionsverfahrens der Fall ist. Übermäßige Erwärmungen des Leichtmetallbauteils können zu einer Gefügeveränderung bzw. Gefügeumwandlung führen, wodurch die Festigkeit des Leichtmetallbauteils und in der Folge des Hybridbauteils insgesamt beeinträchtigt werden kann. Dies kann jedoch bei dem erfindungsgemäßen Hybridbauteil vermieden werden, da es zu keiner wesentlichen Erwärmung der Bauteile kommt.
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Beim Zink-Diffusionsbeschichten eines Leichtmetallbauteils wird dieses beispielsweise auf eine Temperatur von ca. 350°C aufgeheizt. Bei ausgehärteten Strangpressprofilen, Schmiedeteilen und Blechen könnte es dadurch zu einer Gefügeveränderung kommen, wodurch die Festigkeit beeinträchtigt werden kann. Durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren oder durch ein Metallspritzverfahren kann jedoch eine solche nachteilhafte Temperatureinwirkung vermieden werden, so dass das Leichtmetallbauteil auch nach dem Beschichten mit Zink eine besonders hohe Festigkeit aufweist.
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Das Leichtmetallbauteil kann dabei vollständig oder lediglich partiell mit Zink beschichtet sein. Vorzugsweise ist die Zinkbeschichtung in einem Anlagebereich angeordnet, in welchem das Leichtmetallbauteil über die Zinkbeschichtung am Stahlbauteil abgestützt ist. Die Zinkbeschichtung unterbindet den unmittelbaren Kontakt zwischen dem Leichtmetallbauteil und dem Stahlbauteil, vorzugsweise an der Fügestelle, wodurch Kontaktkorrosion zwischen Leichtmetall, beispielsweise Aluminium, und Stahl vermieden werden kann.
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Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Hybridbauteils. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hybridbauteils sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt. Somit ist es im Rahmen der Herstellung des Hybridbauteils vorgesehen, dass das Leichtmetallbauteil zumindest in dem Teilbereich durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren oder durch ein Metallspritzverfahren mit der Zinkbeschichtung versehen wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Hybridbauteils für einen Kraftwagen, mit einem Stahlbauteil und einem Leichtmetallbauteil, welches mit dem Stahlbauteil gefügt und zumindest in einem Teilbereich mit einer Zinkbeschichtung versehen ist, unter deren Vermittlung das Leichtmetallbauteil an dem Stahlbauteil abgestützt ist, wobei das Leichtmetallbauteil durch ein Metallspritzverfahren mit der Zinkbeschichtung versehen ist; und
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2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Leichtmetallbauteils, welches durch das Metallspritzverfahren mit der Zinkbeschichtung versehen wird.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Hybridbauteil für eine Karosserie oder eine Tür, insbesondere eine Seitentür, eines Kraftwagens. Das Hybridbauteil 10 umfasst ein Stahlbauteil 12 sowie ein Leichtmetallbauteil 14. Wie der Name schon sagt, ist das Stahlbauteil 12 aus einem Stahl gebildet, wobei das Leichtmetallbauteil 14 aus einem Leichtmetall gebildet ist. Bei diesem Leichtmetall handelt es sich beispielsweise um Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung.
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Das Stahlbauteil 12 und das Leichtmetallbauteil 14 sind über jeweilige Fügeflansche 16 an einer Fügestelle 18 miteinander gefügt. Vorliegend ist das Stahlbauteil 12 mit dem Leichtmetallbauteil 14 an der Fügestelle 18 verschweißt und somit thermisch gefügt.
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Aus 1 ist ferner erkennbar, dass das Leichtmetallbauteil 14 zumindest im Bereich seines Fügflansches 16 mit einer Zinkbeschichtung 20 versehen, das heißt beschichtet ist. Das Leichtmetallbauteil 14 ist unter Vermittlung der Zinkbeschichtung 20 an dem Stahlbauteil 12 abgestützt. Dies bedeutet, dass die Zinkbeschichtung 20 einen direkten bzw. unmittelbaren Kontakt des Leichtmetallbauteils 14 mit dem Stahlbauteil 12 unterbindet. Dadurch ist auch ein direkter Kontakt zwischen Aluminium und Stahl vermieden, so dass es nicht zu einer Kontaktkorrosion zwischen dem Stahlbauteil 12 und dem Leichtmetallbauteil 14 kommen kann. Ferner ermöglicht die Zinkbeschichtung 20 ein besonders einfaches thermisches Fügen des Leichtmetallbauteils 14 mit dem Stahlbauteil 12. Insbesondere ist eine Berührung des Leichtmetallbauteils 14 mit dem Stahlbauteil 12 im Bereich der Fügestelle 18 unterbunden.
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Das Leichtmetallbauteil 14 kann durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren mit der Zinkbeschichtung 20 versehen sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Leichtmetallbauteil 14 – wie aus 2 erkennbar ist – durch ein Metallspritzverfahren mit der Zinkbeschichtung 20 versehen ist. Durch ein solches Metallspritzverfahren kann wenigstens ein Pulver-, draht-, schnur- oder stabförmiger Zusatzwerkstoff, aus welchem die Zinkbeschichtung 20 hergestellt wird, verarbeitet und auf eine aus 2 erkennbare Oberfläche 22 des Leichtmetallbauteils 14, insbesondere des Fügflansches 16, aufgebracht, das heißt aufgespritzt werden. Ausführungsformen des Metallspritzverfahrens sind beispielsweise Flammspritzen, das Kaltgasspritzen, Plasmaspritzen und Laserauftragsspritzen.
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Zum Beschichten des Leichtmetallbauteils 14 durch Flammspritzen wird beispielsweise ein Flammspritzgerät mit einem Spritzkopf 24 verwendet. Der Spritzkopf 24 weist eine Düse 26 auf, der über eine erste Zuführung 28 ein gasförmiger Brennstoff zugeführt wird. Der Düse 26 wird über eine zweite Zuführung 30 ein Ansauggas wie beispielsweise Sauerstoff zugeführt. Über eine dritte Zuführung 32 wird der Düse 26 der Zusatzwerkstoff zugeführt. Beispielsweise wird der Zusatzwerkstoff in Pulverform zugeführt, wobei das Ansauggas zum Ansaugen und Transportieren des Zusatzwerkstoffes zur Düse 26 dient. Am Ausgang der Düse 26 wird der Brennstoff gegebenenfalls mit dem Ansauggas verbrannt. Hieraus resultiert ein Verbrennungsgas 34. Durch das Verbrennen des Brennstoffs wird der Zusatzwerkstoff aufgeschmolzen. Der aufgeschmolzene Zusatzwerkstoff wird mittels des Verbrennungsgases transportiert und mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche 22 aufgespritzt.
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Beim Metallspritzen, das heißt also beispielsweise beim Flammspritzen kann eine übermäßige Erwärmung des Leichtmetallbauteils 14 vermieden werden. Insbesondere kann die Temperatur des Leichtmetallbauteils 14 beim Versehen dieses mit der Zinkbeschichtung 20 im Vergleich zu einem Zink-Diffusionsbeschichten besonders gering gehalten werden, so dass unerwünschte, temperaturbedingte Gefügeumwandlungen bzw. Gefügeänderungen des Leichtmetallbauteils 14 sowie eine daraus resultierende Beeinträchtigung der Festigkeit des Leichtmetallbauteils 14 ebenfalls verhindert werden können. Somit weist das Leichtmetallbauteil 14 auch nach dem Metalspritzen eine erwünscht hohe Festigkeit auf, so dass das Hybridbauteil 10 insgesamt mit einer besonders hohen Festigkeit und somit mit vorteilhaften mechanischen Eigenschaften ausgestaltet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008007977 A1 [0002]
