DE102014000055A1 - Lightweight component and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Leichtbauteil (1) und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Leichtbauteil (1) umfasst einen ein offenes Querschnittsprofil aufweisenden Blecheinleger (2) aus Stahl oder einem Leichtmetallwerkstoff, eine lokal an den Blecheinleger (2) angegossene oder angesinterte, Gussstege auf dem Blecheinleger (2) ausbildende Verstärkungsstruktur (3) aus einem Leichtmetallwerkstoff und ein mit dem Blecheinleger (2) verbundenes Strukturteil (4) aus Stahl oder einem Leichtmetallwerkstoff. Die Gussstege teilen sich bereichsweise in mehrere, voneinander beabstandete Gussstege (3G) auf und der Blecheinleger (2) ist mit dem Strukturteil (4) direkt zwischen benachbarten Gussstegen (3G) verbunden. Alternativ ist weiterhin vorgesehen, dass der Blecheinleger (2) und das Strukturteil (4) durch eine Laserschweißnaht (10) in Bereichen miteinander verbunden sind, in denen einer der Gusstege die dem Strukturteil (4) abgewandte Seite des Blecheinlegers (2) bedeckt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere aus durch Verdrängen von auf dem Blechflansch (2) befindlichem, einen Gussteg (30) ausbildenden Leichtmetallwerkstoff vor dessen Erstarrung durch einen Schieber des Gusswerkzeugs und Verbinden des Blecheinlegers (2) mit dem Strukturteil (4) im Bereich des Blecheinlegers (2), in welchem Leichtmetallwerkstoff verdrängt worden ist.The invention relates to a lightweight component (1) and a method for its production. The lightweight component (1) comprises a sheet metal insert (2) made of steel or a light metal material having an open cross-sectional profile, a reinforcing structure (3) made from a light metal material and forming locally on the sheet metal insert (2) cast or cast on the sheet metal insert (2) with the sheet metal insert (2) connected structural part (4) made of steel or a light metal material. The cast webs divide into a plurality of spaced-apart casting webs (3G), and the sheet metal inserter (2) is connected to the structural part (4) directly between adjacent cast webs (3G). Alternatively, it is further provided that the sheet metal insert (2) and the structural part (4) by a laser weld (10) are interconnected in areas in which one of the casting the the structural part (4) facing away from the sheet inserter (2) covered. The inventive method is characterized in particular by displacing on the sheet metal flange (2), a cast iron (30) forming light metal material before its solidification by a slider of the casting tool and connecting the sheet inserter (2) with the structural part (4) in the region of the sheet inserter (2) in which light metal material has been displaced.
Description
Die Erfindung betrifft ein Leichtbauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Leichtbauteil umfasst einen ein offenes Querschnittsprofil aufweisenden Blecheinleger aus Stahl oder einem Leichtmetallwerkstoff, eine lokal an den Blecheinleger angegossene oder angesinterte, Gussstege auf dem Blecheinleger ausbildende Verstärkungsstruktur aus einem Leichtmetallwerkstoff und ein mit dem Blecheinleger verbundenes Strukturteil aus Stahl oder einem Leichtmetallwerkstoff.The invention relates to a lightweight component and a method for its production. The lightweight component comprises an open cross-sectional profile sheet metal insert made of steel or a light metal material, a locally cast on the sheet metal depositors or sintered, cast webs on the sheet inserter forming reinforcing structure of a light metal material and connected to the sheet metal insert structural part made of steel or a light metal material.
Ein Leichtbauteil mit den eingangs angegebenen Merkmalen wird insbesondere als Karosseriebauteil, z. B. im Automobilbereich, vorwiegend zur Materialeinsparung und Gewichtsreduzierung bei gleichzeitig hoher Belastbarkeit eingesetzt. Ein solches Karosseriebauteil wird schwerpunktmäßig als länglicher Träger mit Längen im Bereich von ca. 20 cm bis 1,5 m verwendet, z. B. als Längsträger, Querträger oder als Instrumententafelträger. Weiterhin werden betreffende Leichtbauteile jedoch auch beispielsweise als flächige Bauteile mit integrierten Trägern hergestellt, z. B. als Sitzstrukturen. Der Blecheinleger ist dünnwandig, d. h. er weist typischerweise eine Materialstärke von ca. 3 mm und weniger auf. Das Querschnittsprofil des Blecheinlegers ist typischerweise im Wesentlichen U-förmig.A lightweight component with the features specified in particular as a body component, z. As in the automotive industry, mainly used for material savings and weight reduction while high load capacity. Such a body component is mainly used as an elongated carrier with lengths in the range of about 20 cm to 1.5 m, z. B. as a side member, cross member or as an instrument panel support. Furthermore, however, lightweight components in question are also produced, for example, as flat components with integrated carriers, for. B. as seating structures. The sheet feeder is thin-walled, d. H. it typically has a material thickness of about 3 mm and less. The cross-sectional profile of the metal insert is typically substantially U-shaped.
Die Verstärkungsstruktur besteht aus einem Leichtmetallwerkstoff, bevorzugt basierend auf Aluminium oder Magnesium und dient der Verstärkung des Leichtbauteils. Die Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur erfolgt nur in diskreten Bereichen, das heißt lokal und nicht flächendeckend, wodurch eine erhebliche Materialeinsparung und Gewichtsreduktion erreichbar ist. Typischerweise sind dabei weniger als 40% der Oberfläche des Blecheinlegers mit der Verstärkungsstruktur verbunden bzw. von dieser bedeckt und mehr als 60% der Oberfläche des Blecheinlegers sind typischerweise Freiflächen, das heißt nicht mit der Verstärkungsstruktur verbunden bzw. von dieser bedeckt. Die Verstärkung des Blecheinlegers durch die Verstärkungsstruktur wird bevorzugt dort vorgesehen, wo im eingebauten Zustand hohe Belastungen in der Regel durch lokales Ausbeulen auftreten. Die Verstärkungsstruktur weist kein Vollprofil auf und kann beispielsweise rippenförmig oder wabenförmig ausgebildet sein, wobei die Rippen bzw. Waben bevorzugt dünnwandig, insbesondere mit einer Materialstärke zwischen ca. 1 mm und 8 mm ausgeführt sind.The reinforcing structure is made of a light metal material, preferably based on aluminum or magnesium, and serves to reinforce the lightweight component. The connection between sheet metal insert and reinforcement structure takes place only in discrete areas, that is locally and not nationwide, whereby a considerable material savings and weight reduction can be achieved. Typically, less than 40% of the surface area of the metal insert is connected to or covered by the reinforcing structure, and more than 60% of the surface of the metal insert is typically open space, ie, not covered by the reinforcing structure. The reinforcement of the sheet metal insert by the reinforcing structure is preferably provided where high loads usually occur in the installed state by local bulging. The reinforcing structure has no solid profile and may be formed, for example, rib-shaped or honeycomb-shaped, wherein the ribs or honeycombs are preferably made thin-walled, in particular with a material thickness between about 1 mm and 8 mm.
Unter ein eingangs genanntes Strukturteil fallen beispielsweise jegliche Art von Beplankung, ein Schließblech oder ein weiteres, vorstehend beschriebenes Leichtbauteil. Typischerweise ist das Strukturteil aus Stahl und/oder einem beispielsweise auf Aluminium oder Magnesium basierenden Leichtmetallwerkstoff gefertigt.For example, any kind of planking, a striking plate or another lightweight structural component described above is covered by an aforementioned structural part. The structural part is typically made of steel and / or a light metal material based on aluminum or magnesium, for example.
Bei der Herstellung eines einleitend beschriebenen Leichtbauteils wird typischerweise die Verstärkungsstruktur in einem Formhohlraum eines Gusswerkzeugs an den zuvor in den Formhohlraum eingelegten Blecheinleger angegossen (die folgenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem Angießen der Verstärkungsstruktur an den Blecheinleger gelten sinngemäß auch für ein nicht näher erläutertes Ansintern). Dabei wird der nicht durch den Blecheinleger eingenommene Teil des Formhohlraums des Gusswerkzeugs mit gießfähigem Leichtmetallwerkstoff zur Ausbildung der Verstärkungsstruktur gefüllt. Dabei erfolgt die Zufuhr von Gussmaterial über einen Anguss und die Abfuhr von Gussmaterial über einen Steiger. Der Anguss und der Steiger sind dabei typischerweise dort in dem Gusswerkzeug vorgesehen, wo der in das Gusswerkzeug eingelegte Blecheinleger randseitige Flanschbereiche aufweist. Durch den Anguss und den Steiger bildet die Verstärkungsstruktur Gusstege auf dem Blecheinleger aus. Gusstege werden ferner auch überall dort durch die Verstärkungsstruktur ausgebildet, wo Gussmaterial während des Gussprozesses zur Ausbildung der Verstärkungsstruktur entlang des Blecheinlegers geführt wird. ”Führen” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Gussmaterial in dem Formhohlraum auf dem Weg zu Positionen, auf denen vorgesehene Geometrien, z. B. Rippenformen, auszubilden sind, auch entlang von Bereichen verläuft, in welchen eigentlich keine Verstärkungsstruktur vorgesehen ist. Die Gussstege stellen somit die erstarrten ”Versorgungswege” der vorgesehenen Geometrien der Verstärkungsstruktur dar. Entsprechendes gilt für die Weiterführung bzw. Abfuhr des Gussmaterials von Positionen, an denen eine gewünschte Geometrie auszubilden ist. Gusstege sorgen zwar einerseits für eine lokale Verstärkung, andererseits stehen sie einer Verbindung des Strukturteils mit dem Blecheinleger im Wege.In the manufacture of a light component described in the introduction, the reinforcing structure is typically cast in a mold cavity of a casting tool on the previously inserted in the mold cavity sheet insert (the following statements in connection with the casting of the reinforcing structure to the sheet insert apply mutatis mutandis to an unspecified Ansintern). In this case, the part of the mold cavity of the casting tool not occupied by the sheet metal insert is filled with castable light metal material to form the reinforcing structure. The supply of cast material via a sprue and the removal of cast material via a riser. The sprue and the riser are typically provided there in the casting tool, where the inserted into the casting tool sheet metal insert has edge-side flange portions. Through the sprue and the riser forms the reinforcement structure cast iron on the sheet metal insert. Gussets are also everywhere formed by the reinforcing structure, where casting material is guided during the casting process for forming the reinforcing structure along the sheet inserter. "Guiding" in this context means that casting material in the mold cavity on the way to positions on which provided geometries, eg. B. rib forms, are also along along areas, in which actually no reinforcing structure is provided. The cast webs thus represent the solidified "supply paths" of the intended geometries of the reinforcing structure. The same applies to the continuation or removal of the cast material from positions at which a desired geometry is to be formed. On the one hand, castings provide local reinforcement, on the other hand they prevent the structural part from being connected to the sheet metal inserter.
Zur Erhöhung der Verbindungsfestigkeit zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur ist es aus der
Die
Die
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein eingangs beschriebenes Leichtbauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, bei denen der Blecheinleger und das Zusatzteil in Bereichen, in welchen Gussstege vorliegen bzw. sich ausbilden, besonders fest und haltbar miteinander verbunden sind (Leichtbauteil) bzw. miteinander verbunden werden (Verfahren zur Herstellung des Leichtbauteils).The object of the invention is to provide a lightweight component described above and a method for its production, in which the sheet metal insert and the additional part in areas in which cast bars are present or form, are particularly firmly and durable connected to each other (lightweight component) or be joined together (method for producing the lightweight component).
Die Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Leichtbauteil nach Anspruch 1 bzw. 16 und ein erfindungsgemäßes Verfahren nach Anspruch 17.The object is achieved by an inventive lightweight component according to
Das erfindungsgemäße Leichtbauteil nach Anspruch 1 ist neben den eingangs genannten Merkmalen dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gussstege bereichsweise in mehrere, voneinander beabstandete Gussstege aufteilen und der Blecheinleger mit dem Strukturteil direkt zwischen benachbarten Gussstegen verbunden ist.The lightweight component according to the invention according to
Bei dem erfindungsgemäßen Leichtbauteil ist somit vorgesehen, dass auch in Bereichen, in denen die Verstärkungsstruktur Gusstege ausbildet, der Blecheinleger mit dem Strukturteil verbunden ist. Ermöglicht wird dies dadurch, dass sich die Gusstege in solchen Bereichen in mehrere einzelne, voneinander beabstandete Gusstege aufteilen, was z. B. durch eine dazu geeignete Formgebung des Gusswerkzeugs erreicht werden kann. In den durch die Teilung der Gusstege entstehenden Zwischenräumen, kann der Blecheinleger besonders fest und haltbar direkt mit dem Strukturteil verbunden werden. Nach Ihrer Teilung können sich die einzelnen Gusstege wieder zu einem gemeinsamen Gussteg vereinigen, wodurch eine besonders hohe Festigkeit der Verstärkungsstruktur erreicht werden kann.In the case of the lightweight component according to the invention, it is thus provided that the metal insert is also connected to the structural part in regions in which the reinforcing structure forms castings. This is made possible by the fact that divide the casting in such areas in a plurality of individual, spaced apart casting, which z. B. can be achieved by a suitable shaping of the casting tool. In the gaps created by the division of the casting, the sheet metal insert can be connected to the structural part in a particularly strong and durable manner. After their division, the individual castings can unite again to form a common cast-iron pedestal, whereby a particularly high strength of the reinforcing structure can be achieved.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Blecheinleger randseitig wenigstens einen Blechflansch und das Strukturteil randseitig wenigstens einen Strukturflansch ausbildet, wobei der Blecheinleger und das Strukturteil im Bereich des Blechflansches und des Strukturflansches miteinander verbunden sind. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders feste und haltbare Verbindung des Strukturteils mit dem Blecheinleger im Bereich von dessen Blechflansch, obwohl dieser teilweise mit Gussstegen, welche durch den Anguss und Steiger beim Gussprozess entstanden sind, bedeckt ist.According to a first embodiment, it is advantageously provided that the sheet inserter forms at least one sheet metal flange on the edge side and at least one structural flange on the edge side, the sheet metal insert and the structural part being connected to one another in the region of the sheet metal flange and the structural flange. This embodiment allows a particularly strong and durable connection of the structural member with the sheet metal insert in the region of the sheet metal flange, although this is partially covered with cast webs, which are caused by the sprue and riser in the casting process.
Vorteilhaft kann der Blechflansch mehrere nebeneinander angeordnete und voneinander beabstandete Laschen umfassen. Die Laschen des Blechflansches werden mit dem Strukturflansch des Strukturteils verbunden. Durch mehrere mit dem Strukturflansch verbundene Laschen wird ein Beitrag zu einer besonders festen und haltbaren Verbindung geleistet. Weiterhin können die Laschen besonders flexibel überall dort angeordnet werden, wo eine besonders hohe Verbindungsfestigkeit erforderlich ist. Die Laschen können beispielsweise dadurch besonders einfach gebildet werden, dass der Blechflansch an seinem Längsrand mehrere nebeneinander angeordnete und voneinander beabstandete Aussparungen aufweist, deren Erstreckungen in Querrichtung zum Längsrand des Blechflansches die Länge der Laschen definieren. Die Laschen sind bevorzugt eben ausgebildet, sodass sie stumpf mit einem korrespondierenden Strukturflansch in Anlage gebracht und anschließend mit Letzterem verbunden werden können. Die Aussparungen können beispielsweise durch Ausstanzen erzeugt werden.Advantageously, the sheet metal flange comprise a plurality of juxtaposed and spaced apart tabs. The tabs of the sheet metal flange are connected to the structural flange of the structural part. A number of tabs connected to the structural flange make a contribution to a particularly strong and durable connection. Furthermore, the tabs can be arranged particularly flexible anywhere where a particularly high connection strength is required. The tabs can be particularly easily formed, for example, that the sheet metal flange has at its longitudinal edge a plurality of juxtaposed spaced-apart recesses whose extensions define the length of the tabs in the transverse direction to the longitudinal edge of the sheet metal flange. The tabs are preferably flat, so that they can be brought into abutment with a corresponding structural flange in abutment and then connected to the latter. The recesses can be generated for example by punching.
Die geteilten Gusstege können jeweils zwischen zwei benachbarten Laschen verlaufen bzw. die benachbarten Laschen sind zwischen den geteilten Gussstegen angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders leichte Herstellung des erfindungsgemäßen Leichtbauteils, weil die Angüsse und Steiger im Bereich des Blechflansches belassen und die Bereiche zwischen den Angüssen und Steigern vorteilhaft zur Ausbildung der Laschen genutzt werden können. Die Laschen können dabei über die geteilten Gusstege seitlich hinausragen, das heißt die Aussparungen müssen nicht durch Gussmaterial der Verstärkungsstruktur ausgefüllt werden, wodurch Material, Gewicht und Kosten eingespart werden können.The split castings can each extend between two adjacent tabs or the adjacent tabs are arranged between the split cast webs. This allows a particularly easy production of the lightweight component according to the invention, because the sprues and riser in Leave area of the sheet metal flange and the areas between the sprues and risers can be advantageously used to form the tabs. The tabs can protrude laterally beyond the split casting, that is, the recesses need not be filled by casting material of the reinforcing structure, whereby material, weight and cost can be saved.
Bevorzugt erstrecken sich die Aussparungen nicht über die volle Breite des Blechflansches, sodass ein wenigstens abschnittsweise durchgehender Rand des Blechflansches entsteht. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft auf die Festigkeit des Blechflansches und damit auch des Leichtbauteils als Ganzes aus. Weiterhin wird ermöglicht, dass die geteilten Gussstege den Blechflansch zwischen den Laschen einseitig bedecken oder beidseitig umschließen können, wodurch die Festigkeit des Blechflansches weiter erhöht wird.Preferably, the recesses do not extend over the full width of the sheet metal flange, so that an at least partially continuous edge of the sheet metal flange is formed. This has a particularly advantageous effect on the strength of the sheet metal flange and thus also of the lightweight component as a whole. Furthermore, it is possible that the split cast webs can cover the sheet metal flange between the tabs on one side or enclose on both sides, whereby the strength of the sheet metal flange is further increased.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass ein weiteres Strukturteil aus Stahl oder einem Leichtmetallwerkstoff randseitig einen weiteren Strukturflansch ausbildet, welcher zwischen den Laschen mit dem Strukturflansch verbunden ist. Somit sind die Laschen mit dem Strukturflansch und die beiden Strukturflansche miteinander zwischen den Laschen verbunden. Zwischen den Laschen steht genug Freiraum zur Verfügung, welcher nicht von Gussstegen eingenommen ist. Die Verbindung zwischen den drei Bauteilen (Laschen des Blechflansches, Strukturflansch und weiterer Strukturflansch) zeichnet sich durch eine besonders hohe Festigkeit und Haltbarkeit aus. Besonders bevorzugt sind in diesem Zusammenhang die Laschen auf einer ihrer Seiten mit dem Strukturflansch und auf der gegenüberliegenden Seite mit dem weiteren Strukturflansch verbunden, wodurch die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Blecheinleger und den beiden Strukturteilen weiter erhöht werden kann.It is particularly advantageous that another structural part made of steel or a light metal material edge forms another structural flange, which is connected between the tabs with the structural flange. Thus, the tabs with the structural flange and the two structural flanges are connected together between the tabs. Between the tabs is enough free space available, which is not occupied by cast bars. The connection between the three components (flaps of the sheet metal flange, structural flange and further structural flange) is characterized by a particularly high strength and durability. In this connection, the tabs on one of their sides are particularly preferably connected to the structural flange and on the opposite side to the further structural flange, whereby the connection strength between the metal insert and the two structural parts can be further increased.
Der Strukturflansch oder der weitere Strukturflansch können besonders vorteilhaft derart geformt sein, dass sie Freiräume zwischen den Laschen ganz oder teilweise ausfüllen. Auf diese Weise wird eine besonders geeignete Anlagefläche der Strukturteile aneinander zwischen den Laschen des Blechflansches bereitgestellt. Beispielsweise können der Strukturflansch oder der weitere Strukturflansch mit den Freiräumen korrespondierende und Letztere ausfüllende Eindrückungen aufweisen. Ebenfalls ist vorteilhaft vorgesehen, dass beide Strukturteile derart geformt sind, dass sie gemeinsam Freiräume zwischen den Laschen ausfüllen.The structural flange or the further structural flange can be shaped in a particularly advantageous manner such that they completely or partially fill free spaces between the tabs. In this way, a particularly suitable contact surface of the structural parts is provided to each other between the tabs of the sheet metal flange. By way of example, the structural flange or the further structural flange may have depressions corresponding to the free spaces and depressions that fill the latter. It is also advantageously provided that both structural parts are shaped in such a way that they jointly fill free spaces between the tabs.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Blechflansch von seinen Längsrändern beabstandet mehrere nebeneinander angeordnete und voneinander beabstandete Eindrückungen aufweist, welche mit dem Strukturflansch verbunden sind, und welche die Verstärkungsstruktur und den ebenen Strukturflansch auf Abstand zueinander halten. Der gemäß dieser Ausführungsform durchgängige Blechflansch weist eine besonders hohe Festigkeit auf. Die geteilten Gussstege können zwischen den Eindrückungen und um deren Umfang herum verlaufen, weil die Eindrückungen einen Abstand zwischen dem ebenen Strukturflansch und der Verstärkungsstruktur bzw. den durch sie ausgebildeten geteilten Gussstegen schaffen. Dies erhöht weiter die Festigkeit des Blechflansches.According to a further advantageous embodiment, it is advantageously provided that the sheet metal flange, spaced from its longitudinal edges, has a plurality of juxtaposed and spaced apart indentations, which are connected to the structural flange and which keep the reinforcing structure and the planar structural flange at a distance from each other. The continuous sheet metal flange according to this embodiment has a particularly high strength. The split cast webs may extend between and around the indentations because the indentations provide clearance between the planar structural flange and the reinforcing structure or split cast webs formed therethrough. This further increases the strength of the sheet metal flange.
In diesem Zusammenhang ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass ein Isolator die Verstärkungsstruktur bzw. die durch sie ausgebildeten geteilten Gusstege und den Strukturflansch miteinander verbindet. Der Isolator kann insbesondere dort zwischen der Verstärkungsstruktur und dem Strukturflansch angeordnet sein, wo diese durch die Eindrückungen in dem Blechflansch auf Abstand gehalten werden. Der Isolator, beispielsweise eine Dichtungsmasse, kann das Strukturteil und die Verstärkungsstruktur vor Korrosion schützen, wenn diese aus unterschiedlichen Materialien bestehen, z. B. das Strukturteil aus Stahl und die Verstärkungsstruktur aus Aluminium.In this context, it is particularly advantageously provided that an insulator interconnects the reinforcing structure or the divided casting formed by it and the structural flange. The insulator can be arranged in particular there between the reinforcing structure and the structural flange, where they are held by the indentations in the sheet metal flange at a distance. The insulator, such as a sealant, may protect the structural member and reinforcing structure from corrosion if they are of different materials, e.g. As the structural part made of steel and the reinforcing structure made of aluminum.
Bei dem erfindungsgemäßen Leichtbauteil und seinen Ausführungsformen können der Blecheinleger und das Strukturteil besonders vorteilhaft durch wenigstens ein mechanisches Befestigungsmittel oder wenigstens eine Schweißung miteinander verbunden sein. Schweißungen sind bevorzugt, wenn der Blecheinleger und das Strukturteil sowie eventuell das weitere Strukturteil aus dem gleichen Material, z. B. Stahl, bestehen. Mechanische Befestigungsmittel, z. B. Niete oder Schrauben, können auch bei unterschiedlichen Materialpaarungen eingesetzt werden.In the lightweight component according to the invention and its embodiments, the sheet metal insert and the structural part can be particularly advantageously connected to one another by at least one mechanical fastening means or at least one weld. Welds are preferred when the sheet feeder and the structural part and possibly the other structural part of the same material, for. As steel. Mechanical fasteners, z. B. rivets or screws, can also be used with different material pairings.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur, z. B. im Bereich einer durch sie ausgebildeten Rippe oder Wabe, und das Strukturteil zusätzlich durch einen Klebstoff miteinander verbunden sind. Somit sind in einem Bereich der Blecheinleger und das Strukturteil, z. B. durch mehrere Niete, sowie in einem anderen Bereich die Verstärkungsstruktur und das Strukturteil durch einen Klebstoff miteinander verbunden, wodurch alle Elemente des Leichtbauteils (Blecheinleger, Verstärkungsstruktur und Strukturteil) eine besonders verbindungsfeste und haltbare Einheit bilden.According to a further advantageous embodiment, it is provided that the reinforcing structure, for. B. in the region of a rib or honeycomb formed by them, and the structural part are additionally connected to each other by an adhesive. Thus, in one area the sheet depositors and the structural part, for. B. by a plurality of rivets, and in another area, the reinforcing structure and the structural part connected by an adhesive together, whereby all the elements of the lightweight component (sheet inserter, reinforcing structure and structural part) form a particularly connection-resistant and durable unit.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Blecheinleger und das Strukturteil aus Stahl bestehen. Das weitere Strukturteil und die Verstärkungsstruktur bestehen aus dem gleichen Leichtmetallwerkstoff. Der Strukturflansch ist mit den Laschen verschweißt und die mehreren, voneinander beabstandeten Gusstege sind mit dem weiteren Strukturflansch verschweißt. Diese Ausführungsform leistet einen Beitrag, dass obwohl die einzelnen Komponenten des Leichtbauteils aus unterschiedlichen Materialien bestehen, dennoch ausschließlich gleiche Materialien miteinander verschweißt werden können. Dabei liegen die Laschen des Blechflansches an dem Strukturflansch und die geteilten Gusstege der Verstärkungsstruktur an dem weiteren Strukturflansch an. Die Flansche und Gusstege verlaufen parallel zueinander, sodass die Laschen und der weitere Strukturflansch sowie die Gussstege und der Strukturflansch jeweils durch einen Spalt voneinander getrennt sind. In diesem Zusammenhang ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass die Laschen mit dem weiteren Strukturflansch und die Gussstege mit dem Strukturflansch durch Isolatoren verbunden sind. Die Isolatoren sind besonders bevorzugt in den vorstehend beschriebenen Spalten angeordnet und leisten einen Beitrag zur Isolierung der unterschiedlichen Materialien der einzelnen Komponenten des Leichtbauteils.According to a further preferred embodiment, it is advantageously provided that the sheet metal insert and the structural part are made of steel. The further structural part and the Reinforcement structure consist of the same light metal material. The structural flange is welded to the tabs and the plurality of spaced apart castings are welded to the further structural flange. This embodiment contributes, that although the individual components of the lightweight component made of different materials, yet only the same materials can be welded together. In this case, the tabs of the sheet metal flange abut the structural flange and the split casting of the reinforcing structure on the further structural flange. The flanges and castings run parallel to each other so that the tabs and the further structural flange as well as the cast webs and the structural flange are each separated by a gap. In this connection, it is particularly advantageously provided that the tabs are connected to the further structural flange and the cast webs are connected to the structural flange by insulators. The insulators are particularly preferably arranged in the columns described above and contribute to the insulation of the different materials of the individual components of the lightweight component.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Blecheinleger und das Strukturteil aus Stahl bestehen und in Bereichen miteinander verschweißt sind, in denen voneinander beabstandete Gusstege die dem Strukturteil abgewandte Seite des Blecheinlegers nicht bedecken. Der Blecheinleger und das Strukturteil liegen im Bereich ihrer Verbindung aneinander an. Auf der dem Strukturteil abgewandten Seite des Blecheinlegers befinden sich die mehreren, voneinander beabstandeten Gussstege. Mittels Schweißungen wird das Strukturteil im Bereich von Freiräumen zwischen den geteilten Gusstegen mit dem Blecheinleger verbunden. Bei kleinen Freiräumen, welche für herkömmliche Schweißmittel nur schwer oder gar nicht zugänglich sind, werden bevorzugt Laserschweißnähte vorgesehen. Sind die Freiräume groß genug, so können auch herkömmliche Schweißungen vorgesehen werden. Diese Ausführungsform bietet insbesondere den Vorteil, dass das Strukturteil örtlich besonders flexibel mit dem Blecheinleger verbunden werden kann, ohne dass randseitige Flansche vorgesehen sein müssen.According to another embodiment, it is advantageously provided that the sheet metal insert and the structural part are made of steel and are welded together in areas in which spaced apart castings do not cover the side facing away from the structural part of the sheet metal insert. The sheet feeder and the structural part abut one another in the region of their connection. On the side facing away from the structural part of the sheet inserter are the plurality of spaced cast webs. By means of welds, the structural part is connected to the sheet metal insert in the area of free spaces between the divided cast webs. For small spaces, which are difficult or impossible to access for conventional welding means, laser welding seams are preferably provided. If the free spaces are large enough, conventional welds can also be provided. In particular, this embodiment offers the advantage that the structural part can be connected to the sheet metal inlay in a particularly flexible manner without edge flanges having to be provided.
Bei dem erfindungsgemäßen Leichtbauteil nach Anspruch 16, welches die eingangs genannten Merkmale aufweist, ist weiterhin vorgesehen, dass der Blecheinleger und das Strukturteil durch eine Laserschweißnaht in Bereichen miteinander verbunden sind, in denen einer der Gusstege die dem Strukturteil abgewandte Seite des Blecheinlegers bedeckt. Somit muss gemäß diesem erfindungsgemäßen Leichtbauteil keine Rücksicht auf die Lage des wenigstens einen Gusstegs genommen werden. Ermöglicht wird dies dadurch, dass beim Laserschweißen die Schweißparameter derart gewählt werden können, dass direkt aneinander liegende Bauteile (in diesem Fall der Blecheinleger und das Strukturteil) miteinander gefügt werden können, ohne dass ein an einem der anderen Bauteile anliegendes drittes Bauteil (in diesem Fall einer der durch die Verstärkungsstruktur ausgebildeten Gusstege) ebenfalls gefügt wird.In the lightweight component according to claim 16, which has the features mentioned above, it is further provided that the sheet insert and the structural part are connected by a laser weld in areas in which one of the cast covers the side facing away from the structural part of the sheet metal insert. Thus, according to this lightweight component according to the invention, no consideration must be given to the position of the at least one pouring spur. This is made possible by the fact that, during laser welding, the welding parameters can be chosen such that components lying directly adjacent to one another (in this case the sheet metal insert and the structural part) can be joined together without a third component resting against one of the other components (in this case one of the castings formed by the reinforcing structure) is also joined.
Als vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leichtbauteils nach Anspruch 1 ist weiterhin vorgesehen, dass das Strukturteil einseitig an dem Blecheinleger anliegt und auf seiner dem Blecheinleger abgewandten Seite teilweise von Gusstegen bedeckt ist, wobei der Blecheinleger und das Strukturteil in Bereichen miteinander verbunden sind, in denen das Strukturteil nicht von Gusstegen bedeckt ist. Das Strukturteil ist sandwichartig zwischen dem Bleicheinleger und den mehreren, voneinander beabstandeten Gusstegen der Verstärkungsstruktur angeordnet. In den Freiräumen zwischen den Gusstegen sind der Blecheinleger und das Strukturteil miteinander verbunden. Das Verbinden, z. B. durch Schweißungen oder mittels mechanischer Befestigungsmittel, kann dabei vor oder nach dem Angießen bzw. Ansintern der Verstärkungsstruktur erfolgen. Alternativ ist auch vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur das Strukturteil derart umgießt, dass Letzteres zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur im Sinne einer kraftschlüssigen Verbindung verklemmt ist, sodass auf Befestigungsmittel vollständig verzichtet werden kann. Besonders vorteilhaft können der Blecheinleger und das Strukturteil an ihren Kontaktflächen miteinander verklebt sein. Die beschriebene Ausführungsform ist besonders vorteilhaft in Zusammenhang mit der Verbindung zwischen dem Blecheinleger und einem Strukturteil, welches dem Leichtbauteil eine besonders hohe Steifigkeit und Stabilität verleiht. In diesem Zusammenhang ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass das Strukturteil ein Flachprofil ist oder einen u-förmigen Querschnitt aufweist.As an advantageous embodiment of the lightweight component according to the invention according to
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 17 zur Herstellung eines Leichtbauteils mit den eingangs genannten Merkmalen umfasst die Schritte:
- a) Einlegen des Blecheinlegers in einen Formhohlraum eines Gusswerkzeugs,
- b) Füllen von nicht durch den Blecheinleger eingenommenem Formhohlraum mit gießfähigem bzw. sinterfähigem Leichtmetallwerkstoff zur Ausbildung der Verstärkungsstruktur unter Ausbildung von Gussstegen auf dem Blecheinleger,
- c) Verdrängen von auf dem Blechflansch befindlichem, einen Gussteg ausbildenden Leichtmetallwerkstoff vor dessen Erstarrung durch einen Schieber des Gusswerkzeugs und
- d) Verbinden des Blecheinlegers mit dem Strukturteil im Bereich des Blecheinlegers, in welchem Leichtmetallwerkstoff verdrängt worden ist.
- a) inserting the metal insert into a mold cavity of a casting tool,
- b) filling of mold cavity not occupied by the sheet metal insert with castable or sinterable light metal material for forming the reinforcing structure with formation of cast webs on the sheet metal insert,
- c) displacement of befindlichem on the sheet metal flange, forming a cast iron light metal material before its solidification by a slider of the casting tool and
- d) connecting the sheet inserter with the structural part in the region of the sheet inserter, in which light metal material has been displaced.
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft in Schritt c) die Voraussetzungen, dass ein sich auf dem Blecheinleger ausbildender Gussteg vor seiner Erstarrung von der Oberfläche des Blecheinlegers verdrängt wird und somit einer Verbindung des Blecheinlegers mit dem Strukturteil nicht mehr hinderlich ist. Ein Schieber ist dabei ein Teil des Gusswerkzeugs, welcher relativ zu dem Gusswerkzeug beweglich ist und einen Teil einer den Formhohlraum begrenzenden Innenfläche des Gusswerkzeugs bildet. Der Schieber ist derart angeordnet, dass er dort auf den Blecheinleger gedrückt werden kann, wo Letzterer mit dem Strukturteil verbunden werden soll. Nach Erstarrung des Gusswerkzeugs kann der Schieber bevorzugt auch wieder von dem Blecheinleger weg bewegt werden. Es ist nicht notwendig, dass alle sich ausbildenden Gusstege von der Oberfläche des Blecheinlegers verdrängt werden, sondern nur der Gussteg oder die Gusstege, welche sich in Bereichen ausbilden, in welchen der Blecheinleger mit dem Strukturteil verbunden werden soll. The method according to the invention provides in step c) the prerequisites that a casting web forming on the sheet metal insert is displaced from the surface of the sheet metal insert prior to its solidification and thus no longer hindering a connection of the sheet metal inserter to the structural part. A slider is a part of the casting tool, which is movable relative to the casting tool and forms part of an inner surface of the casting tool bounding the mold cavity. The slider is arranged so that it can be pressed there on the sheet inserter, where the latter is to be connected to the structural part. After solidification of the casting tool, the slider can preferably also be moved back away from the sheet feeder. It is not necessary that all the forming castings be displaced from the surface of the sheet feeder, but only the cast web or the casting, which form in areas in which the sheet metal insert is to be connected to the structural part.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Hereby shows:
Die
Zwei randseitige Blechflansche
Die Verstärkungsstruktur
Das Strukturteil
Die
Die
Die
Die
Die
Das durch die
Bei dem durch die
Die
Das durch die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10153712 C1 [0006] DE 10153712 C1 [0006]
- DE 102006043853 B3 [0007] DE 102006043853 B3 [0007]
- DE 19616959 A1 [0008] DE 19616959 A1 [0008]
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