DE102013219421A1

DE102013219421A1 - Verfahren zur Herstellung einer Blechteilanordnung

Info

Publication number: DE102013219421A1
Application number: DE201310219421
Authority: DE
Inventors: Michael Franke; Wilfried Rodermund
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Blechteilanordnung, bei der ein erstes Blechteil (2) und ein zweites Blechteil (4) unterschiedlicher Materialstärken (s1, s2) durch Schweißen, etwa elektrisches Widerstandsschweißen, insbesondere Punktschweißen, miteinander verbunden werden. Zur Herstellung hochfester, prozesssicherer Schweißverbindungen wird erfindungsgemäß vor dem Schweißvorgang die Materialstärke (s2) des materialstärkeren zweiten Blechteils (4) im Bereich der Schweißverbindung (5) lokal bis auf eine Materialstärke (s3) reduziert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Blechteilanordnung, insbesondere bestehend aus Karosseriebauteilen für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Blechteilanordnung nach dem Patentanspruch 9.
Bei der stoffschlüssigen Verbindung von Blechbauteilen, insbesondere bei der Rohbaufertigung von Kraftfahrzeugen, wird vornehmlich das elektrische Widerstandsschweißen, insbesondere das Punktschweißverfahren eingesetzt. Zur Herstellung hochfester, prozesssicherer Schweißverbindungen sind u.a. auch die Materialstärkenkombinationen zu beachten, wobei aus Gewichts- und Steifigkeitsgründen gegebenenfalls stärkere Abweichungen auftreten können. Zum Beispiel können Trägerteile, Rahmenteile, etc. deutlich dicker als anzubindende Wandteile, Abdeckteile, etc. sein, wobei dann deren Schweißverbindung problematisch sein kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Blechteilanordnung bereitzustellen, bei dem größere Freiheitsgrade in der Auslegung der Materialstärken der Blechteile bei dennoch prozesssicheren Schweißverbindungen erzielbar sind.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das materialstärkere Blechbauteil im Bereich der Schweißverbindungen bzw. lokal in seiner Materialstärke reduziert wird. Damit kann das Blechbauteil zunächst unabhängig von der Materialstärkenkombination auf die geforderte Festigkeit ausgelegt werden. Das Blechbauteil wird dann im Bereich der konstruktiv festgelegten Schweißverbindungen örtlich auf eine Materialstärke reduziert, die prozesssicher hochfeste Schweißverbindungen mit dem dünneren Blechbauteil sicherstellt. Das materialstärkere Blechbauteil kann dabei zumindest im Wesentlichen bis auf die Materialstärke des dünneren Blechbauteils oder im Rahmen fester Vorgaben gezielt reduziert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die lokale Materialstärkenreduzierung – in Abgrenzung zu einer Spanbearbeitung – spanlos durch ein Umformverfahren erzeugt werden. Als Umformverfahren kann insbesondere das Druckumformen oder das Fließpressen herangezogen werden. Das Umformverfahren kann bevorzugt in einem einheitlichen Prozessschritt mit dem Umformen des materialstärkeren Blechbauteils in einer Presse mitbewirkt werden. Gegebenenfalls kann dies aber auch in einem weiteren separaten Prozessschritt durchgeführt werden.
Das Materialstärken-Verhältnis der reduzierten Materialstärke des materialstärkeren Blechteils und der Materialstärke des materialschwächeren Blechteils kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren so ausgelegt werden, dass eine prozesssichere Punktschweißung gewährleistet ist.
Des Weiteren können insbesondere die Randflansche der materialstärkeren Blechbauteile mit vor allem durch Fließpressen hergestellten Materialstärkenreduzierungen bzw. Materialausdünnungen versehen werden, da hier die Verpressung bzw. Ausdünnung des Materials keine Verwerfungen oder Verzüge im Bauteil hervorruft.
Eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens können dreidimensional profilierte Verstärkungsteile dickerer Wandstärke sein, die mit angrenzenden Blechbauteilen dünnerer Wandstärke insbesondere durch Punktschweißen fest verbunden sind. Die Verstärkungsteile können beispielsweise zur Aussteifung einer Türinnenkonstruktion von Kraftfahrzeugen dienen.
Bei dem oben erwähnten Fließpressen wird der Werkstoff des materialstärkeren Blechbauteils unter Einwirkung eines hohen Druckes zum Fließen gebracht. Dabei drückt ein Stempel das noch unbearbeitete Blechteil durch eine formgebende, im Querschnitt verminderte, Werkzeugöffnung (das heißt durch eine Matrize). Das Umformen erfolgt je nach Werkstoff und Bauteilform bei halbwarmer oder warmer Temperatur. Dabei kann im Bereich zwischen 600 °C bis 800 °C ein Halbwarmunformen erfolgen oder bei höheren Temperaturen ein Warmumformen erfolgen. Unterhalb von 600 °C erfolgt das Kaltumformen.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine raumbildliche Ansicht einer Türinnenkonstruktion für Kraftfahrzeuge mit einem Innenblech und einem dieses aussteifenden Verstärkungsteil, wobei das Verstärkungsteil an den Schweißverbindungen mit Materialstärkenreduzierungen versehen ist; und
2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der 1 durch eine der Schweißverbindungen.
In der 1 ist als eine Blechteilanordnung abschnittsweise eine Türinnenkonstruktion 1 für ein Personenkraftfahrzeug gezeigt, das ein im Tiefziehverfahren hergestelltes Innenblechteil 2 aufweist. An dem Innenblechteil 2 ist ein im Querschnitt gestuft ausgebildeter Abschnitt 3 angeformt, der eine etwa 90° zum Innenblechteil verlaufende Stirnwand 3a und einen parallel zum Innenblechteil 2 ausgerichteten Anschlussflansch 3b für ein Türaußenblechteil (nicht dargestellt) aufweist.
Zur Aussteifung dieser Türinnenkonstruktion 1 ist u.a. ein im Querschnitt etwa Z-förmiges, dreidimensional profiliertes Verstärkungsteil 4 eingesetzt und über Punktschweißverbindungen 5 fest mit dem Innenblechteil 2 und mit dem Innenblechteil-Abschnitt 3 verbunden.
Das Innenblechteil 2 mit dem Abschnitt 3 ist als Blechbauteil (Stahlblech) mit einer Materialstärke s1 von zum Beispiel 0,8 mm hergestellt, während das Verstärkungsteil 4 eine Materialstärke s2 von zum Beispiel 3 mm aufweist.
Zur Herstellung hochfester, prozesssicherer Schweißverbindungen 5 (2) sind am Verstärkungsteil 4 abgewinkelte Randflansche 4a mit voneinander beabstandeten, lokalen Blechausdünnungen 4b angeformt. Die Blechausdünnungen 4b weisen eine gegenüber der Materialstärke s2 reduzierten deutlich reduzierte Materialstärke s3 auf.
Die Materialstärkenreduzierung ist bevorzugt nur in einem eingegrenzten Bereich (siehe auch 1) um die Punktschweißverbindungen 5 eingeformt und kann konstruktiven Vorgaben entsprechend entweder nur bis zur Erfüllung vorgegebener Festigkeitswerte der Schweißverbindungen (wie in 2 dargestellt) oder bis zu in diesem Bereich 4b gleiche Materialstärken mit dem dünneren Blechbauteil bzw. dem Innenblechteil 2 und dem Abschnitt 3 ausgeführt sein.
Die Materialstärkenreduzierung s in den Bereichen 4b kann insbesondere durch Fließpressen in einer Presse an sich bekannter Konstruktion bei einem entsprechend hohem Pressendruck durch Materialausdünnung hergestellt werden. Dies kann besonders bevorzugt bereits beim Umformen des aus einer Platine gefertigten Verstärkungsteils 4 erfolgen, wobei die Presswerkzeuge entsprechend auszubilden sind.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel bzw. auf die bevorzugte Anwendung an einer Türinnenkonstruktion 1 beschränkt. Es können auch andere, im elektrischen Widerstandsschweißen verbundene Blechbauteile verwendet sein, insbesondere Karosseriebauteile für ein Kraftfahrzeug.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Blechteilanordnung, bei der ein erstes Blechteil (2) und ein zweites Blechteil (4) unterschiedlicher Materialstärken (s1, s2) durch Schweißen, etwa elektrisches Widerstandsschweißen, insbesondere Punktschweißen, miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schweißvorgang die Materialstärke (s2) des materialstärkeren zweiten Blechteils (4) im Bereich der Schweißverbindung (5) lokal bis auf eine Materialstärke (s3) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das materialstärkere Blechteil (4) zumindest im Wesentlichen auf die Materialstärke (s1) des dünneren Blechbauteils (2, 3) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Materialstärken-Verhältnis der reduzierten Materialstärke (s3) des zweiten Blechteils (4) und der Materialstärke (s1) des ersten Blechteils (2) so ausgelegt ist, dass eine prozeßsichere Punktschweißung gewährleistet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Materialstärkereduzierung durch ein Umformverfahren, insbesondere durch ein Druckumformen oder durch ein Fließpressen, hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärkereduzierung beim Umformen des materialstärkeren Blechbauteils (4) in einer Presse mitbewirkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Randflansch (4a) des materialstärkeren Blechbauteils (4) mit insbesondere durch Fließpressen hergestellter Materialstärkereduzierung bzw. einer Materialausdünnung versehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das materialstärkere zweite Blechbauteil (4) ein dreidimensional profiliertes Verstärkungsteil ist, das mit dem materialschwächeren ersten Blechbauteil (2) verschweißt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil (4) zur Aussteifung einer Türinnenkonstruktion (1) eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird.
Blechteilanordnung, das insbesondere mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, mit einem ersten Blechteil (2) und einem zweiten Blechteil (4) unterschiedlicher Materialstärken (s1, s2), die an ihren Verbindungsstellen durch eine Schweißverbindung, insbesondere Punktschweißverbindung, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das materialstärkere erste Blechteil (2) an seiner Verbindungsstelle (4b) eine lokale Blechausdünnung mit einer gegenüber der Materialstärke (s1) reduzierten Materialstärke (s3) aufweist.