DE102014009737A1

DE102014009737A1 - Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges und einer Verbindung sowie ein Halbzeug nach dem Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102014009737A1
Application number: DE102014009737.4A
Authority: DE
Inventors: Peer Woizeschke; Frank Vollertsen; Heiko Brüning; Benedikt von Herz
Original assignee: Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH
Current assignee: Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges (15, 16, 37, 43, 47, 53, 54, 55, 56) aus einem Halbzeugmaterial (10, 29), das mindestens einen Rand (11, 27, 30, 40, 45, 49) hat, das Halbzeugmaterial (10, 29) wird mindestens in einem Abschnitt des Randes (11, 27, 30, 40, 45, 49) mittels einer Wärmequelle aufgeschmolzen, wobei das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial (10, 29) eine Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) am Rand (11, 27, 30, 40, 45, 49) bildet. Um Halbzeuge zur Verfügung zu stellen, mit denen eine qualitativ hinreichende Verbindung zwischen zwei Verbindungspartner zuverlässig, insbesondere prozesssicher, realisierbar ist, ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) zum Bereitstellen eines Halbzeuges (15, 16, 37, 43, 47, 53, 54, 55, 56) nachbearbeitet wird, wobei die erstarrte und nachbearbeitete Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) eine größere Materialdicke aufweist als das Halbzeugmaterial (10, 29) außerhalb der Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges aus einem Halbzeugmaterial, das mindestens einen Rand hat, wobei das Halbzeugmaterial mindestens in einem Abschnitt des Randes mittels einer Wärmequelle aufgeschmolzen wird, und das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial eine Materialverdickung am Rand bildet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung in einem Randbereich zwischen einem ersten Verbindungspartner und mindestens einem zweiten Verbindungspartner, wobei der erste Verbindungspartner als ein erstes Halbzeug und/oder der zweite Verbindungspartner als ein zweites Halbzeug gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Halbzeug, das nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt ist.
Ein Verfahren, bei dem das Material mindestens in einem Abschnitt des Randes mittels einer Wärmequelle aufgeschmolzen wird, wobei das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial eine Materialverdickung am Rand bildet, ist aus der EP 1 939 488 A1 bekannt. Hier wird die entstandene Materialverdickung jedoch als störend angesehen und daher wird die Materialverdickung wieder entfernt.
Beim Verbinden oder Fügen von dünnen Blechen und/oder Folien besteht die Gefahr, dass die geforderte Verbindungsqualität und/oder Festigkeit der Verbindung nicht erreicht wird. So ist bekannt, dass die maximal überbrückbare Spaltgröße beim Herstellen einer Verbindung zwischen zwei Verbindungspartnern, insbesondere beim Fügen im Überlappstoß, von der Dicke des verwendeten Materials, beispielsweise einer Folie und/oder eines Bleches, abhängt. Bei einem zu großen Spalt und/oder Spaltabschnitt zwischen den beiden Verbindungspartnern besteht die Gefahr, dass Nahtfehler oder Blindnähte entstehen, so dass die beiden Verbindungspartner nicht wie gewünscht miteinander verbunden sind. Weiter besteht die Gefahr, dass bei sehr dünnen Folien, Blechen oder Membranen bereits geringste Spaltmaße zu einer unerwünschten Lochbildung führen können.
Insbesondere bei der Herstellung von hoch beanspruchbaren und/oder gasdichten Verbindungen im Makro- und/oder Mikrobereich, insbesondere beim Schweißen von Metallfolien und/oder dünnen Metallblechen, besteht die Gefahr, dass der Spalt zwischen den beiden Verbindungspartnern nicht hinreichend durch die Naht überbrückt wird, so dass Nahtunterbrechungen oder ähnliche unerwünschte Defekte hinsichtlich der Verbindung auftreten können.
Vorzugsweise ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung unter Mikrobereich eine Größe im Bereich von 1 Mikrometer bis 300 Mikrometer und/oder unter Makrobereich ein Größe im Bereich von 0,3 Millimeter bis 10 Millimeter zu verstehen.
Insbesondere beim Verbinden und/oder Fügen von Folien und Blechen, vorzugsweise im Mikrobereich, ist ein zu überbrückender Fügespalt zwischen den beiden Verbindungspartner im Verhältnis zur Dicke der Verbindungspartner relativ groß. Beispielsweise kann der mittels der Verbindung und/oder des Fügens zu überbrückende Spalt bzw. Fügespalt eine Breite aufweisen, die in derselben Größenordnung liegt, wie die Dicke der zu verbindenden Verbindungspartner. Beim Verbinden und/oder Fügen von Membranen auf Rohrenden können Oberflächenfehler an der Rohrstirnseite zu unerwünschten Nahtfehlern führen.
Um die Spaltüberbrückung zu verbessern und/oder die Verbindung zwischen den Verbindungspartnern zu erhöhen, ist es bekannt, Zusatzmaterial, insbesondere in Form einer Drahtzuführung, während des Fügens, insbesondere Schweißens, zuzugeben bzw. zuzuführen. Hierdurch kann beim Fügen, insbesondere Schweißen, kontinuierlich Material in die Verbindungsstelle der beiden Verbindungspartner zugegeben werden. Von Nachteil ist jedoch, dass, insbesondere im Mikrobereich, ein derartiges Zugeben von Zusatzmaterial nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich ist. Beispielsweise sind Drähte nicht in den erforderlichen kleinen Dimensionen verfügbar und/oder die Handhabung oder Positionierung ist nicht in dem erforderlichen Maße realisierbar. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass eine konstruktionsbedingte oder designbedingte eingeschränkte Zugänglichkeit ein Zuführen von Zusatzmaterial verhindern kann. Des Weiteren ist die Zuführung von Zusatzmaterial, insbesondere in der Gestalt eines Drahtes, beispielsweise beim Remote-Laserstrahlfügen mittels eines Scanners zu Strahlablenkung bei den dort vorgesehenen hohen Vorschubgeschwindigkeiten nicht oder nur sehr eingeschränkt realisierbar.
Die Spaltgröße bei Überlappverbindungen von Folien kann beispielsweise durch Spannsysteme gering gehalten werden. Hierbei kann eine Folie mittels eines Spannsystems über eine Kante eines Verbindungspartners nahe der Verbindungsstelle und/oder Fügestelle gespannt werden, wodurch die Folie als erster Verbindungspartner an den zweiten Verbindungspartner gepresst wird. Jedoch besteht auch hierbei die Gefahr, dass bereits kleinste Abweichungen in der Spaltgröße, insbesondere in Abhängigkeit von der Foliendicke, zu unerwünschten Nahtfehlern führen. Darüber hinaus besteht bei der Verwendung von Spannsystemen die Gefahr, dass die Folie teilweise plastisch verformt wird. Bei komplex gestalteten Bauteilen kann die Verwendung eines Spannsystems zum Spannen einer Folie nur noch eingeschränkt realisierbar sein.
Des Weiteren ist bekannt, dass beim Verbinden, insbesondere beim Schweißen, von verzinkten Blechen, vorzugsweise im Überlappstoß, Ausgasungsspalte vorgesehen sind. Beispielsweise im Automobilbau, aber auch in anderen technischen Anwendungsfeldern, werden verzinkte Bleche verwendet und miteinander verbunden. Werden die verzinkten Bleche durch thermische Verfahren gefügt, so verdampft mindestens ein Teil der Zinkschicht. Insbesondere beim Verschweißen im Überlappstoß muss gewährleistet sein, dass der Zinkdampf aus dem Verbindungsbereich und/oder Fügebereich austreten kann. Kann der Zinkdampf nicht austreten, führt dies zu Poren in der Verbindung, insbesondere in der Schweißnaht. Hierdurch ist die Verbindungsstelle geschwächt. Das Entweichen von Zinkdampf, insbesondere beim Schweißen im Überlappstoß, kann durch einen vorgegebenen Abstand der beiden Verbindungspartner zueinander ermöglicht werden. Hierbei ist jedoch von Nachteil, dass entweder aufwändig zu justierende und hoch sensitive Spannvorrichtungen oder separate Abstandshalter eingesetzt werden müssen. Zudem muss beim Herstellen der Verbindung ein größerer Spalt zwischen den beiden Verbindungspartnern überbrückt werden.
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren und ein Halbzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass Halbzeuge zur Verfügung stehen, mit denen eine qualitativ hinreichende Verbindung zwischen zwei Verbindungspartner zuverlässig, insbesondere prozesssicher, realisierbar ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Materialverdickung zum Bereitstellen eines Halbzeuges nachbearbeitet wird, wobei die erstarrte und nachbearbeitete Materialverdickung eine größere Materialdicke aufweist als das Halbzeugmaterial außerhalb der Materialverdickung. Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Halbzeug der eingangs genannten Art gelöst, das eine Materialverdickung am Rand des Halbzeugmaterials aufweist, wobei die erstarrte und nachbearbeitete Materialverdickung eine größere Materialdicke aufweist als das Halbzeugmaterial außerhalb der Materialverdickung.
Hierbei ist von Vorteil, dass die erzeugte Materialverdickung erhalten bleibt und in Abhängigkeit von der vorgesehenen weiteren Nutzung des Halbzeugs im Rahmen der Nachbearbeitung entsprechend den gewünschten Anforderungen vorbereitet und/oder genutzt werden kann. Insbesondere dient die Materialverdickung als ein Materialreservoir zum Realisieren der gewünschten Ausbildung des Randes und/oder zum Realisieren einer Verbindung zwischen zwei oder mehr Verbindungspartnern. Vorzugsweise dient die Materialverdickung als ein Materialreservoir zum Bereitstellen von Zusatzmaterial zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung und/oder zum Füllen eines Spaltes. Hierbei kann ein einzelner Verbindungspartner, einige vorgegebene Verbindungspartner oder sämtliche Verbindungspartner die Materialverdickung aufweisen. Die Nachbearbeitung kann eine mechanische Bearbeitung der Materialverdickung aufweisen. Insbesondere kann die Nachbearbeitung ein Umformen, Walzen, ein Fräsen, eine spanende Bearbeitung und/oder eine Laserbehandlung umfassen.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Halbzeuges wird der Rand kontinuierlich mit einer einzigen Materialverdickung versehen. Alternativ kann der Rand diskontinuierlich mit mehreren Materialverdickungen versehen werden. Insbesondere wird in den Abschnitten des Randes eine Materialverdickung erzeugt, in denen das Halbzeug als ein erster Verbindungspartner mit einem zweiten Verbindungspartner, insbesondere durch Fügen und/oder Verschweißen, verbunden werden soll. Insbesondere ist der Rand als eine Kante des Halbzeugmaterials ausgebildet. Somit kann sich die Materialverdickung über die gesamte Länge des Randes und/oder der Kante erstrecken. Alternativ können regelmäßig oder unregelmäßig beabstandete Abschnitte des Randes und/oder der Kante mit einer Materialverdickung versehen werden.
Vorzugweise wird ein flächiges, insbesondere ebenes, Halbzeugmaterial eingesetzt. Das Halbzeugmaterial kann als eine Folie und/oder ein Blech ausgebildet sein. Insbesondere besteht das Halbzeugmaterial aus einem Metall oder einem thermoplastischen Kunststoff. Die Dicke des Halbzeugmaterials kann bis zu 5 mm betragen. Bevorzugt weist das Halbzeugmaterial eine Dicke bis zu 2 mm auf. Insbesondere hat das Halbzeugmaterial eine Dicke im Bereich von 5 μm bis 2 mm.
Gemäß einer Weiterbildung wird das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial der Materialverdickung vor der Nachbearbeitung abgekühlt und/oder erstarrt. Alternativ oder zusätzlich kann das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial der Materialverdickung nach der Nachbearbeitung, insbesondere vollständig, abgekühlt und/oder erstarrt werden. Beispielsweise kann im Rahmen der Nachbearbeitung ein Urformen durchgeführt werden. Vorzugsweise ist die Materialverdickung bei der Nachbearbeitung noch nicht vollständig abgekühlt und/oder in einem erwärmten Zustand. Insbesondere ist das Halbzeugmaterial, vorzugsweise ein Thermoplast, bei der Nachbearbeitung in einem weichen und/oder entfestigten Zustand. Insbesondere ist unter einem Erstarren des aufgeschmolzenen Halbzeugmaterials ein Erkalten und/oder Erhärten des aufgeschmolzenen Halbzeugmaterials zu verstehen. Vorzugsweise wird das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial der Materialverdickung vor oder nach der Nachbearbeitung passiv oder aktiv abgekühlt. Das Erstarren und/oder Abkühlen kann, insbesondere bei einem passiven Abkühlen, durch Aussetzen des aufgeschmolzenen Halbzeugmaterials der Umgebungstemperatur erfolgen. Bei einem aktiven Kühlen wird das Erstarren durch eine geeignete Abführung von Wärmeenergie, insbesondere durch Zuführung eines kühlen Fluids, unterstützt.
Insbesondere verflüssigt sich das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial. Durch die Oberflächenspannung des aufgeschmolzenen und/oder verflüssigten Halbzeugmaterials kann sich eine, insbesondere im Querschnitt, tropfenartige, tropfenförmige und/oder kugelartige Materialverdickung am Rand und/oder an der Kante des Halbzeugmaterials bilden.
Vorzugsweise erhält die Materialverdickung mittels der Nachbearbeitung eine vorgegebene Randkontur. Die Nachbearbeitung kann durch Umformen und/oder eine spanende Bearbeitung der Materialverdickung erfolgen. In Abhängigkeit von der vorgesehenen Verwendung des Halbzeugs kann die Materialverdickung mit einer geeigneten Randkontur versehen werden. Beispielsweise kann die Randkontur ein vorgegebenes Profil aufweisen, das in die Materialverdickung eingebracht wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Materialverdickung derart nachbearbeitet werden, dass das Halbzeugmaterial im Bereich der Materialverdickung eine bestimmte, vorgegebene Dicke aufweist. Insbesondere weist die nachbearbeitete Materialverdickung eine bestimmte, vorgegebene Dicke auf, die größer ist als die Materialdicke des Halbzeugmaterials außerhalb der, insbesondere nachbearbeiteten, Materialverdickung.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird vor und/oder nach dem Nachbearbeiten der Materialverdickung eine Wärmebehandlung, insbesondere im Bereich der Materialverdickung, durchgeführt. Mittels der Wärmebehandlung können Materialeigenschaften des Halbzeugmaterials, insbesondere im Bereich der Materialverdickung, verändert werden. Vorzugsweise betreffen die, insbesondere physikalischen, Materialeigenschaften die innere Struktur des Halbzeugmaterials. Insbesondere können Eigenspannungen des Halbzeugmaterials im Bereich der Materialverdickung abgebaut werden. Vorzugweise wird im Rahmen der Wärmebehandlung, insbesondere bei einer Verbindung mit Verbindungspartnern aus einer 6000er Aluminiumlegierung, ein Ausscheidungshärten durchgeführt. Das Ausscheidungshärten kann ein Lösungsglühen, ein Abschrecken und/oder ein Warmauslagern beinhalten. Des Weiteren kann die Wärmebehandlung ein Rekristallisationsglühen, insbesondere nach einer starken Verformung im Rahmen der Nachbearbeitung, beinhalten.
Gemäß einer Weiterbildung wird die thermische Energie der Wärmequelle mittels eines Bestrahlungsmusters in den Rand des Halbzeugmaterials eingebracht. Ein Wärmequellenstrahl kann hierzu geradlinig, mäandrierend und/oder schlangenlinienartig entlang des aufzuschmelzenden Randes verfahren werden. Insbesondere ist der Wärmequellenstrahl auf eine Seitenfläche und/oder auf eine Stirnseite des Halbzeugmaterials, insbesondere des Randes und/oder der Kante, gerichtet.
Vorzugsweise wird als Wärmequelle ein Laser mit einem Laserstrahl als Wärmequellenstrahl eingesetzt. Insbesondere wird die thermische Energie zum Aufschmelzen des Randes in Abhängigkeit von einer Wärmequellenleistung, einer Vorschubgeschwindigkeit eines Wärmequellenstrahls, einer Fokuslage und/oder Spotlage des Wärmequellenstrahls, einer Fokusgröße und/oder Spotgröße des Wärmequellenstrahls und/oder einem Bestrahlungsmuster bereitgestellt. Vorzugsweise ist unter einem Spot eine, insbesondere scharf begrenzte, bestrahlte Fläche zu verstehen. Die Spotgröße kann einem Fokus des Wärmequellenstrahls entsprechen. In Abhängigkeit von der Lage des Fokus des Wärmequellenstrahls kann die Spotgröße, insbesondere auf dem Halbzeugmaterial, eingestellt werden. Vorzugsweise hat der Spot eine Größe im Bereich von 5 μm bis 15 mm, insbesondere im Bereich von 10 μm bis 10 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 15 μm bis 8 mm.
Insbesondere wird der Rand des Halbzeugmaterials durch Einkoppeln eines Wärmequellenstrahls, insbesondere kontinuierlich, auf ein Vielfaches der ursprünglichen Dicke des Halbzeugmaterials aufgedickt. Mittels der Wärmequelle und/oder des Wärmequellenstrahls kann ein Rand des Halbzeugmaterials und/oder eine Stirnseite des Randes mit thermischer Energie beaufschlagt werden, so dass ein vorgegebener Bereich des Halbzeugmaterials in den schmelzflüssigen Zustand übergehen kann. Aufgrund der Oberflächenspannung kann das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial einen im Wesentlichen runden und/oder tropfenartigen Querschnitt annehmen. Vorzugsweise ist unter einem Bestrahlungsmuster der Verlauf des Wärmequellenstrahls, des Fokus und/oder des Spots in Bezug zum Halbzeugmaterial zu verstehen. Eine Steuerung kann vorgesehen sein, mittels der der Wärmequellenstrahl, der Fokus, der Spot und/oder das Halbezugmaterial entsprechend dem vorgegebenen Bestrahlungsmuster gesteuert und/oder verfahren wird.
Vorzugsweise wird das Aufschmelzen des Randes und/oder das Einkoppeln eines Wärmequellenstrahls in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt. Als ein Schutzgas und/oder ein Arbeitsgas zum Realisieren einer Schutzgasatmosphäre kann Argon, Helium, Stickstoff und/oder Kohlenstoffdioxid verwendet werden. Hierdurch kann mindestens im Bereich der Materialverdickung eine Oxidation, insbesondere mit Luftsauerstoff, verhindert werden. Insbesondere kann aufgrund der Verwendung eines Schutzgases und/oder eines Arbeitsgases eine Oberflächenspannung und/oder Viskosität des, insbesondere aufgeschmolzenen, Halbzeugmaterials beeinflusst werden. Hierdurch kann die Form und/oder die Größe der Materialverdickung beeinflusst werden.
Gemäß einem ersten Bestrahlungsmuster wird der Wärmequellenstrahl auf eine Seitenfläche des Halbzeugmaterials gerichtet und entlang, insbesondere parallel zum Rand, des Halbzeugmaterials bewegt. Alternativ oder zusätzlich zur Bewegung des Wärmequellenstrahls kann das Halbzeugmaterial selbst bewegt werden. Mittels einer Defokussierung und/oder Fokussierung des Wärmequellenstrahls kann die Fokusgröße und/oder die Spotgröße des Wärmequellenstrahls und damit die Größe der Materialverdickung eingestellt werden.
Nach einem zweiten Bestrahlungsmuster kann die thermische Energie des Wärmequellenstrahls im Vergleich zum ersten Bestrahlungsmuster großflächiger eingebracht werden, indem der Wärmequellenstrahl mäanderförmig, schlangenlinienartig und/oder pendelartig auf die Seitenfläche gerichtet und entlang des Randes des Halbzeugmaterials verfahren wird.
Gemäß einem dritten Bestrahlungsmuster ist ein mehrmaliges Abfahren des aufzuschmelzenden Randes mit dem Wärmequellenstrahl vorgesehen. Insbesondere erfolgt vor jedem erneuten Abfahren des Randes eine Nachführung und/oder Neupositionierung des Spots, des Fokus und/oder des Wärmequellenstrahls.
Nach einem weiteren Bestrahlungsmuster wird der Wärmequellenstrahl auf einer Stirnseite des Halbzeugmaterials, insbesondere parallel und/oder in Längsrichtung zur Ebene der Seitenfläche des Halbzeugmaterials, eingekoppelt. Vorzugsweise wird der Wärmequellenstrahl, der Fokus und/oder der Spot in Längsrichtung des Randes und/oder der Stirnseite verfahren. In Bezug auf sämtliche vorstehend genannten Bestrahlungsmuster kann der Fokus und/oder der Spot des Wärmequellenstrahls verfahren werden, in dem das Halbzeugmaterial verfahren und/oder der Wärmequellenstrahl verfahren und/oder umgelenkt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Verbindung in einem Randbereich zwischen einem ersten Verbindungspartner und mindestens einem weiteren Verbindungspartner, wobei der ersten Verbindungspartner als ein, insbesondere erfindungsgemäßes, erstes Halbzeug und/oder der zweite Verbindungspartner als ein, insbesondere erfindungsgemäßes, zweites Halbzeug hergestellt ist, wird die Verbindung des ersten Verbindungspartners mit dem zweiten Verbindungspartner durch eine formschlüssige, kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung hergestellt.
Die formschlüssige Verbindung kann mittels einer vorgegebenen Randkontur des ersten Verbindungspartners und/oder des mindestens einen zweiten Verbindungspartners hergestellt werden. Vorzugsweise weist der erste Verbindungspartner eine erste Randkontur und der zweite Verbindungspartner eine zu der ersten Randkontur korrespondierend ausgebildete zweite Randkontur auf. Insbesondere sind die erste Randkontur und/oder die zweite Randkontur im Rahmen der Nachbearbeitung beim Herstellen des ersten und/oder zweiten Verbindungspartners in die Materialverdickung eingebracht worden. Insbesondere ist mittels der ersten Randkontur und der zweiten Randkontur die Herstellung einer Rast- und/oder Klickverbindung des ersten Verbindungspartners mit dem zweiten Verbindungspartner herstellbar. Die Verbindungspartner können bei einer formschlüssigen Verbindung Hinterschneidungen aufweisen, in die der jeweils andere Verbindungspartner mindestens teilweise eingreift. Vorzugweise dient die Materialverdickung zum Erhöhen der Festigkeit und/oder der Prozesssicherheit.
Im Rahmen einer kraftschlüssigen Verbindung kann eine Trennkraft der mindestens zwei Verbindungspartner eingestellt und/oder vorgegeben werden. Insbesondere sind bei einer kraftschlüssigen Verbindung keine Hinterschneidungen vorgesehen. Vorzugsweise ist die Trennkraft mittels der Größe der Materialverdickung, der Dicke des Halbzeugmaterials, der Wahl des Halbzeugmaterials, der Reibzahl der Oberflächen des Halbzeugmaterials und/oder der Materialverdickung, einem Winkel von Kontaktflächen der Verbindungspartner zueinander in der hergestellten Verbindung und/oder einem Abstand der Verbindungspartner bei einer hergestellten Verbindung, insbesondere außerhalb der Materialverdickung, einstellbar.
Eine stoffschlüssige Verbindung kann mittels Fügen, insbesondere Verschweißen, des ersten Verbindungspartners mit dem zweiten Verbindungspartner realisiert werden. Vorzugweise dient hierbei die Materialverdickung des ersten Verbindungspartners und/oder des zweiten Verbindungspartners beim Fügen, insbesondere Verschweißen, als Materialreservoir. Hierbei kann das Materialreservoir das Zusatzmaterial zur Verfügung stellen, das zum Überbrücken eines Spaltes zwischen den beiden Verbindungspartnern beim Fügen, Verschweißen und/oder Löten notwendig ist.
Zusätzlich oder alternativ kann die Materialverdickung zum Steigern der Festigkeit, insbesondere der Verbindung, dienen.
Von besonderem Vorteil ist ein Halbzeug, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, wobei das Halbzeug eine, insbesondere nachbearbeitete, Materialverdickung am Rand des Halbzeugmaterials hat. Hierbei weist die nachbearbeitete und erstarrte Materialverdickung eine größere Materialdicke auf als das Halbzeugmaterial außerhalb der, insbesondere nachbearbeiteten, Materialverdickung. Vorzugsweise weist die Materialverdickung des Halbzeugs eine vorgegebene Randkontur zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung auf. Insbesondere dient die nachbearbeitete Materialverdickung als ein Materialreservoir zum Herstellen einer Schweiß- und/oder Lötverbindung. Zusätzlich oder alternativ kann die Materialverdickung zum Steigern der Festigkeit, insbesondere des Halbzeugmaterials im Bereich des Randes, dienen.
Von besonderem Vorteil ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Halbzeuges, die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Verbindung und/oder die Verwendung eines erfindungsgemäßen Halbzeuges zum Schweißen von verzinkten Stahlblechen, zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen und/oder zum Bereitstellen eines Materialreservoirs beim Fügen von Mischverbindungen, beim Remote-Schweißen, beim Überlapp-Schweißen, insbesondere von Folien und/oder Blechen, beim Schweißen verdeckter T-Stöße und/oder beim Schweißen von Stumpfstöße. Zusätzlich oder alternativ kann die Materialverdickung zum Steigern der Festigkeit, insbesondere einer Verbindung von mindestens zwei Verbindungspartner und/oder des Halbzeugmaterials im Bereich des Randes, dienen.
Insbesondere dient die Materialverdickung als ein Materialreservoir. Ein derartiges Materialreservoir kann beim Remote-Schweißen und/oder bei der Herstellung von sogenannten Mischverbindungen, insbesondere aus verschiedenen Metallen, von besonderem Vorteil sein. Bei einer Mischverbindung kann ein erster Verbindungspartner beispielsweise aus Aluminium bestehen. Der zweite Verbindungspartner kann aus Titan, Stahl oder Kupfer bestehen. Insbesondere hat bei einer Mischverbindung einer der Verbindungspartner einen niedrigeren Schmelzpunkt als der andere Verbindungspartner. Vorzugsweise ist der erste Verbindungspartner und/oder der zweite Verbindungspartner als ein erfindungsgemäßes Halbzeug ausgebildet. Vorzugsweise dient das Materialreservoir des ersten Verbindungspartners und/oder des zweiten Verbindungspartners der Erhöhung der Festigkeit und/oder der Prozesssicherheit beim Herstellen einer Mischverbindung, insbesondere einer Aluminium-Titan-Verbindung, einer Aluminium-Stahl-Verbindung und/oder einer Aluminium-Kupfer-Verbindung.
Vorzugsweise werden beim Remote-Schweißen sogenannte Scannersysteme zur Strahlablenkung des Wärmequellenstrahls eingesetzt, um hohe Schweißgeschwindigkeiten realisieren zu können. Hierbei können Schweißgeschwindigkeiten in einem Bereich bis zu 300 m/min erreicht werden. Beispielsweise sind bei dünnen Blechen und/oder Folien, insbesondere im Mikrobereich, sehr hohe Schweißgeschwindigkeiten, insbesondere beim Tiefschweißen, realisierbar. Eine gleichzeitige Zuführung von Zusatzmaterial, beispielsweise in Gestalt eines Drahtes, ist hierbei jedoch in der Regel nicht möglich. Die Positionierung und/oder Zuführung von Zusatzmaterial vor und/oder während des Remote-Schweißens ist in der Regel nicht oder nur sehr beschränkt möglich und ist in der Regel mit einem sehr hohen Aufwand und großen Schwierigkeiten verbunden. Jedoch ist ein Zuführen von Zusatzmaterial beim Schweißen oftmals notwendig, um Fügespalten zu überbrücken und/oder die vorgegebenen Nahtquerschnitte zu erreichen. Die Erfindung ermöglicht nun, das notwendige Zusatzmaterial mittels der vorgesehenen Materialverdickung als Materialreservoir an einem Verbindungspartner bzw. Halbzeug oder an beiden Verbindungspartnern bzw. Halbzeugen auf einfache und effektive Weise bereitzustellen.
Vorzugsweise ermöglicht die Erfindung eine Erweiterung der Prozess- und/oder Bearbeitungsgrenzen in Bezug auf ein variierendes Spaltmaß zwischen mindestens zwei Verbindungspartnern und/oder schwankenden Prozessparametern. Des Weiteren kann die Erfindung eine Erhöhung der Prozesssicherheit bewirken. Beispielsweise können beim Überlappschweißen von Bauteilen, insbesondere im Mikro- und/oder Makrobereich, variierende Spaltmaße auftreten. Zwar können die Spaltmaße durch sehr aufwändige Spanntechniken klein gehalten werden, jedoch besteht weiterhin die Gefahr von Nahtfehlern durch unregelmäßige und/oder zu große Spaltmaße. Insbesondere im Mikrobereich besteht das Problem, derartige Spaltmaße zwischen zwei Verbindungspartnern zu realisieren, die gegenüber der Dicke der Verbindungspartner, insbesondere der verwendeten Folien klein sind, so dass die Herstellung einer Verbindung, insbesondere einer Schweißung, überhaupt erst ermöglicht ist. Vorzugsweise bei Verbindungspartnern mit einer Dicke im Mikrometerbereich, insbesondere im Bereich von 10 Mikrometer bis 100 Mikrometer, besonders bevorzugt im Bereich von etwa 20 μm, sollte idealerweise auch das Spaltmaß im Mikrometerbereich realisiert sein. Insbesondere bei komplexen Geometrien kann eine derartige Realisierung jedoch sehr aufwändig oder unmöglich sein. Aufgrund der Erfindung wird mittels der Materialverdickung als Materialreservoir hinreichend Zusatzmaterial zur Verfügung gestellt, so dass deutlich größere Spaltbereiche überbrückbar sind. Insbesondere kann ein ausreichender Lastquerschnitt erreicht werden. Vorzugsweise ermöglicht die Erfindung im Mikrobereich, dass vorgegebene Konstellationen von Verbindungspartnern erstmalig miteinander verschweißbar sind.
Vorzugsweise ist mittels der Erfindung die Positionierungstoleranz beim Schweißen eines verdeckten T-Stoßes erhöht. Insbesondere wird der verdeckte Verbindungspartner, insbesondere mit einer T-Stoßanlage, als ein erfindungsgemäßes Halbzeug ausgebildet. Vorzugsweise ist die T-Stoßanlage als eine Materialverdickung ausgebildet. Insbesondere ist die T-Stoßanlage, vorzugsweise eines verdeckten Bleches, derart aufgedickt, dass beim Verschweißen des verdeckten T-Stoßes eine größere Toleranz gegenüber Positionsabweichungen der Wärmequelle und/oder des Wärmequellenstrahls in Bezug auf den verdeckten Verbindungspartner vorliegt. Darüber hinaus kann mittels der Materialverdickung der lasttragende Querschnitt des Halbzeugs, des Verbindungspartners und/oder des T-Stoßes vergrößert werden, wodurch die Festigkeit, insbesondere einer Verbindung zwischen zwei Verbindungspartnern, erhöht ist. Eine derartige Erhöhung des lasttragenden Querschnittes kann bei Überlapp-, Stumpf- oder T-Stoß-Verbindungen realisiert werden. Der verdeckte Verbindungspartner kann als ein erster Verbindungspartner ein Stringerblech sein, das in einem T-Stoß mit einem zweiten Verbindungspartner, insbesondere ein Hautblech, verbunden werden kann.
Von besonderem Vorteil ist ein die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder eines erfindungsgemäßen Halbzeugs, wobei zum Herstellen einer Überlapp-Verbindung zwischen zwei Verbindungspartnern, insbesondere aus verzinktem Stahl, mindestens ein erster Verbindungspartner der beiden Verbindungspartner eine Materialverdickung aufweist, die zum Bereitstellen mindestens eines Entgasungsspaltes auf einem flächigen Bereich eines zweiten Verbindungspartners der beiden Verbindungspartner aufliegt. Aufgrund der Materialverdickung ergibt sich ein vorgegebener Abstand der beiden Verbindungspartner im Überlapp-Bereich voneinander, wodurch sich mindestens ein Spalt bildet.
Vorzugsweise ermöglicht die Erfindung ein Bereitstellen und/oder Einstellen von vorgebbaren Entgasungsspalten. Insbesondere beim Fügen von verzinkten Stahlblechen führt das Entgasen der Verzinkung zu Poren und/oder Nahtfehlern. Ein vorgegebener Spalt, insbesondere zwischen den beiden Verbindungspartnern, kann für eine hinreichende Entgasung sorgen, wodurch die Bildung von Poren und/oder Nahtfehlern vermeidbar ist. Zum Realisieren solcher Entgasungsspalte ist das vergleichsweise aufwändige Einlegen von separaten Abstandshaltern bekannt. Mittels der Erfindung und der vorgesehenen Materialverdickung am Rand des Halbzeugmaterials und/oder des mindestens einen Verbindungspartners können die erforderlichen Entgasungsspalte auf besonders effektive und/oder kostengünstige Weise bereitgestellt werden. Die Entgasungsspalte können einen maximalen Durchmesser im Bereich von 30 μm bis 200 μm aufweisen.
Von besonderem Vorteil ist die Herstellung und/oder Bereitstellung von formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindungen, insbesondere einer Klick-Verbindung, mittels erfindungsgemäß hergestellten Halbzeugen. Insbesondere im Kunststoff- und/oder Mischverbindungsbereich sind formschlüssige Verbindungen, insbesondere Klick-Verbindungen, verbreitet. Die erfindungsgemäß vorgesehene Materialverdickung ermöglicht in einer Kombination mit einer geeigneten Nachbearbeitung die Bereitstellung von Halbzeugen und/oder Verbindungspartnern, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial oder Metall, zum Herstellen einer formschlüssigen Verbindung, insbesondere Klick-Verbindung. Mittels einer geeigneten Wahl der Dicke des Halbzeugmaterials, insbesondere in Bezug auf eine Blechdicke, und/oder einer vorgegebenen Randkontur, insbesondere im Hinblick auf einen Abstand und/oder einem Winkel der Verbindungspartner in der realisierten formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung zueinander, kann eine Trennkraft eingestellt und/oder ein Formschluss realisiert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 einen seitlichen Querschnitt eines unbearbeiteten Halbzeugmaterials,
2 einen seitlichen Querschnitt des Halbzeugmaterials mit einer Materialverdickung an einem Rand,
3 einen seitlichen Querschnitt eines Halbzeuges mit einer nachbearbeiteten Materialverdickung,
4 einen seitlichen Querschnitt der nachbearbeiteten Materialverdickung gemäß 3 während einer Wärmebehandlung,
5 einen seitlichen Querschnitt einer Verbindung von zwei erfindungsgemäßen Halbzeugen bzw. Verbindungspartnern,
6 seitliche Querschnitte eines Halbzeugmaterials mit und ohne Materialverdickung,
7 eine schematische perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials für ein erstes Bestrahlungsmuster,
8 eine schematische perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials für ein zweites Bestrahlungsmuster,
9 eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials für ein drittes Bestrahlungsmuster,
10 eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials für ein viertes Bestrahlungsmuster,
11 eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials für ein fünftes Bestrahlungsmuster,
12 eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials für ein sechstes Bestrahlungsmuster,
13 eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials für ein siebtes Bestrahlungsmuster,
14 eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials für ein achtes Bestrahlungsmuster,
15 eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials für ein weiteres Bestrahlungsmuster,
16 eine Seitenansicht einer Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Halbzeug zum Bereitstellen von Entgasungsspalten,
17 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Halbzeuges für einen verdeckten T-Stoß,
18 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Halbzeuges als ein erster Verbindungspartner außer Eingriff in Bezug zu einem zweiten Verbindungspartner,
19 eine schematische Seitenansicht der beiden Verbindungspartner gemäß 18 in einer hergestellten Mischverbindung miteinander,
20 eine schematische Seitenansicht dreier sich aus Eingriff befindenden erfindungsgemäßen Halbzeugen,
21 eine schematische Seitenansicht der drei Halbzeuge gemäß 20 in einer formschlüssigen Verbindung miteinander, und
22 ein schematisches Ablaufdiagram für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
1 zeigt einen seitlichen Querschnitt eines Halbzeugmaterials 10. Das Halbzeugmaterial befindet sich in einem unbearbeiteten Ausgangszustand. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Halbzeugmaterial 10 als eine flächige und weitgehend ebene Folie ausgebildet, die eine Dicke im Mikrometerbereich hat. Das Halbzeugmaterial 10 weist mindestens eine Kante bzw. einen Rand 11 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Halbzeugmaterial 10 aus einem Metall. Alternativ kann das Halbzeugmaterial 10 aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sein.
2 zeigt einen seitlichen Querschnitt des Halbzeugmaterials 10 gemäß 1, bei dem der Rand 11 eine aufgeschmolzene Materialverdickung 12 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Materialverdickung 12 im Querschnitt im Wesentlichen tropfenförmig ausgebildet. Aufgrund der Materialverdickung 12 ist die Materialdicke des Halbzeugmaterials 10 im Bereich der Materialverdickung 12 größer als außerhalb der Materialverdickung 12.
3 zeigt einen seitlichen Querschnitt des Halbzeugmaterials 10 gemäß 2, wobei die Materialverdickung 12 im Vergleich zu 2 nachbearbeitet ist. Aufgrund der erfolgten Nachbearbeitung der Materialverdickung 12 ist ein Halbzeug 53 bereit gestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Materialverdickung 12 aufgrund der Nachbearbeitung eine im Wesentlichen über den gesamten Querschnitt der Materialverdickung 12 verlaufende konstante Dicke auf. Dabei ist die Materialdicke der Materialverdickung 12 größer als die Materialdicke des Halbzeugmaterials 10 in seinem Ausgangszustand bzw. außerhalb der Materialverdickung 12. Hier ist die Materialdicke der Materialverdickung 12 beispielhaft etwa doppelt so groß wie die Materialdicke des Halbzeugmaterials 10 außerhalb der Materialverdickung 12. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgte die Nachbearbeitung in einem erstarrten Zustand der Materialverdickung 12 gemäß 2. Die Nachbearbeitung erfolgt durch eine mechanische, beispielsweise spanende, Bearbeitung der erstarrten Materialverdickung 12. Alternativ kann die Nachbearbeitung in einem aufgeschmolzenen, flüssigen Zustand der Materialverdickung 12 mittels Umformen oder Urformen erfolgen.
4 zeigt einen seitlichen Querschnitt des Halbzeugmaterials 10 gemäß 3 während einer Wärmebehandlung. Hierbei ist das Halbzeugmaterial 10 mit der Materialverdickung 12 bzw. das Halbzeug 53 einer Wärmebehandlungseinrichtung 13 zugeführt. Im Rahmen der Wärmebehandlung erfolgt beispielsweise ein Ausscheidungshärten oder Rekristallisationsglühen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das gesamte Halbzeug 53 der Wärmebehandlungseinrichtung 13 zugeführt. Alternativ kann eine Wärmebehandlung auf den Bereich der Materialverdickung 12 beschränkt sein.
5 zeigt einen seitlichen Querschnitt einer Verbindung 14 von einem ersten Verbindungspartner 15 mit einem zweiten Verbindungspartner 16. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Verbindungspartner 15, 16 jeweils als Halbzeuge 53 mit einer Gestalt gemäß den 3 und 4 ausgebildet. Die beiden Verbindungspartner bzw. Halbzeuge 15, 16 sind in einem Überlappstoß zueinander angeordnet. Des Weiteren ist die Verbindung 14 als eine Schweißverbindung ausgebildet. Hierbei dienen die Materialverdickungen 12 der Verbindungspartner 15, 16 jeweils als ein Materialreservoir, das während des Schweißvorganges Zusatzmaterial zum Überbrücken eines Spaltes 17 zwischen den beiden Verbindungspartnern 15, 16 bereitstellt.
6 zeigt seitliche Querschnitte eines weiteren Halbzeugmaterials 10, wobei in der oberen Darstellung das Halbzeugmaterial 10 in einem Ausgangszustand gezeigt ist. In der unteren Darstellung weist das Halbzeugmaterial 10 an seinem Rand 11 eine Materialverdickung 12 auf, wobei die Materialverdickung 12 bei diesem Ausführungsbeispiel im Querschnitt kugelförmig ausgebildet ist. Die Materialverdickung 12 bildet sich beim Aufschmelzen des Randes 11 aufgrund der wirkenden Oberflächenspannung.
7 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials 10 für ein erstes Bestrahlungsmuster. Gemäß diesem ersten Bestrahlungsmuster wird ein Wärmequellenstrahl 19 einer hier nicht näher dargestellten Wärmequelle auf eine Seitenfläche 18 im Bereich des Randes 11 des Halbzeugmaterials 10 gerichtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Wärmequelle als ein Laser und der Wärmequellenstrahl 19 als ein Laserstrahl ausgebildet. Ein Spot 20 des Wärmequellenstrahls 19 trifft auf die Seitenfläche 18 auf. Bei diesem ersten Bestrahlungsmuster entspricht der Spot 20 dem Fokus des Wärmequellenstrahls 19. Der Wärmequellenstrahl 19 wird in eine Vorschubrichtung gemäß dem Pfeil 21 entlang bzw. parallel zum Rand 11 zum Aufschmelzen des Randes 11 und dem Bilden einer Materialverdickung 12 verfahren. Für die Bewegung des Spots 20 entlang des Randes 11 gemäß Pfeil 21 kann wahlweise oder gleichzeitig der Wärmequellenstrahl 19 und/oder das Halbzeugmaterial 10 in Bewegung versetzt werden. Aufgrund der eingebrachten thermischen Energie des Wärmequellenstrahls 19 geht das Halbzeugmaterial 10 im Bereich des Randes 11 in einen schmelzflüssigen Zustand über. Dieser im zunächst erstarrten Ausgangszustand im Wesentlichen flächige Rand nimmt aufgrund der Oberflächenspannung im schmelzflüssigen Zustand einen in Vorschubrichtung gemäß Pfeil 21 im Wesentlichen runden oder tropfenartigen Querschnitt an.
8 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials 10 für ein zweites Bestrahlungsmuster, das im Wesentlichen dem ersten Bestrahlungsmuster gemäß 7 entspricht. Jedoch ist gemäß dem zweiten Bestrahlungsmuster vorgesehen, dass der Wärmequellenstrahl 19 in Bezug auf die Seitenfläche 18 defokussiert ist, wodurch ein größerer Spot 20 auf die Seitenfläche 18 auftrifft. Hierdurch wird eine größere Materialverdickung 12 realisierbar. Wie bei dem ersten Bestrahlungsmuster gemäß 7 wird der Spot 20 auch bei dem zweiten Bestrahlungsmuster parallel zum Rand 11 gemäß Pfeil 21 und im Wesentlichen gradlinig verfahren.
9 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials 10 für ein drittes Bestrahlungsmuster, bei dem der Spot 20 als scharfer Fokus des Wärmequellenstrahls 19 im Bereich des Randes 11 auf die Seitenfläche 18 gerichtet ist. Gemäß dem dritten Bestrahlungsmuster und dem Pfeil 21 wird der Spot 20 mäandrierend bzw. pendelartig, hier beispielhaft sinusförmig, entlang des aufzuschmelzenden Randes 11 verfahren. Hierdurch kann ein größerer Bereich des Randes 11 aufgeschmolzen werden, wodurch eine größere Materialverdickung 12 herstellbar ist.
10 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials 10 für ein viertes Bestrahlungsmuster, das zunächst dem ersten Bestrahlungsmuster gemäß 7 entspricht. Gemäß dem vierten Bestrahlungsmuster ist jedoch ein mehrmaliges Abfahren des Randes 11 mit einer Nachführung der Position des Spots 20 vorgesehen. Hierbei rückt der Spot 20 nach jedem Abfahren des Randes 11 ein vorgegebenes Stück nach innen ein und von dem ursprünglich unbearbeiteten äußeren Rand 11 weg. Der Spot 20 wird nach jedem Abfahren des Randes 11 quer bzw. rechtwinklig zur Längsrichtung der Verfahrbewegung gemäß Pfeil 21 verrückt. Hierdurch sind größere Materialverdickungen 12 auch mit einem geringen Durchmesser des Spots 20 realisierbar. Gemäß den Ziffern 1, 2, 3, 4, 5 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel ein fünfmaliges Abfahren des Randes 11, wobei der Spot 20 bei jedem erneuten Abfahren im Vergleich zu dem vorangehenden Abfahren des Randes 11 ein vorgegebenes Stück von dem ursprünglich unbearbeiteten äußersten Rand 11 weg versetzt ist. Zwischen den jeweiligen Abfahrschritten kann die bereits erzeugte Materialverdickung 12 erstarren. Alternativ erfolgt das mehrmalige Abfahren, insbesondere nach dem erstmaligen Abfahren des Randes 11, entlang der bereits erzeugten schmelzflüssigen Materialverdickung 12.
11 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials 10 für ein fünftes Bestrahlungsmuster, bei dem der Wärmequellenstrahl 19 nicht auf die Seitenfläche 18, sondern eine bei diesem Ausführungsbeispiel rechtwinklig zur Seitenfläche 18 ausgerichtete Stirnseite 22 des Randes 11 gerichtet ist. Gemäß dem fünften Bestrahlungsmuster wird der Spot 20 in die Vorschubrichtung gemäß dem Pfeil 21 entlang der Stirnseite 22 geführt. Hierbei ist von Vorteil, dass eine gleichmäßige Temperaturverteilung in dem Rand 11 in Bezug zur Dicke des Halbzeugmaterials 10 realisierbar ist. Beispielsweise bei dicken Blechen, insbesondere im Makrobereich, ist hierdurch eine symmetrische Ausbildung der Materialverdickung 12 herstellbar.
12 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials 10 für ein sechstes Bestrahlungsmuster, das weitgehend dem zweiten Bestrahlungsmuster gemäß 8 entspricht, wobei hier jedoch zusätzlich ein weiterer Wärmequellenstrahl 23 vorgesehen ist. Der weitere Wärmequellenstrahl 23 entspricht dem Wärmequellenstrahl 19, ist jedoch auf eine weitere Seitenfläche 24 im Bereich des Randes 11 des Halbzeugmaterials 10 gerichtet. Der Wärmequellenstrahl 19 und der weitere Wärmequellenstrahl 23 sind spiegelsymmetrisch in Bezug auf das Halbzeugmaterial 10 positioniert und ausgerichtet. Der weitere Wärmequellenstrahl 23 hat einen weiteren Spot 25, der hinsichtlich seiner Größe und Lage dem Spot 20 des Wärmequellenstrahls 19 entspricht. Die beiden Wärmequellenstrahlen 19, 23 bzw. die beiden Spots 20, 25 werden gleichzeitig gemäß dem Pfeil 21 entlang des Randes 11 zum Aufschmelzen des Randes 11 verfahren. Aufgrund der spiegelsymmetrischen und gleichzeitigen Bestrahlung des Randes 11 sowohl auf der Seitenfläche 18 als auch auf der von der Seitenfläche 18 abgewandten weiteren Seitenfläche 24 ist eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Randes 11 realisierbar, wodurch die Herstellung eines symmetrisch ausgebildeten Materialverdickung 12 vereinfacht ist.
13 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials 10 für ein siebtes Bestrahlungsmuster, bei dem das Halbzeugmaterial 10 eine Öffnung 26, beispielsweise in der Gestalt eines Loches oder einer Bohrung, aufweist, die sich von der Seitenfläche 18 bis zur weiteren Seitenfläche 24 erstreckt. Die Öffnung 24 hat einen Rand 27, der bei diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet ist. Der Wärmequellenstrahl 19 ist mit seinem Spot 20 auf den Rand 27 im Bereich der Seitenfläche 18 gerichtet. Zum Herstellen einer Materialverdickung 12 im Bereich des Randes 27 wird der Spot 20 gemäß dem Pfeil 28 spiralförmig abgefahren. Hierbei liegt der Mittelpunkt der Spirale im Mittelpunkt der Öffnung 26, wobei der Radius der spiralförmigen Bahn des Spots 20 kontinuierlich mit jedem Umlauf zunimmt.
14 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials 29 für ein achtes Bestrahlungsmuster. Hier ist das Halbzeugmaterial 29 als ein Rohr ausgebildet. Um einen Rand 30 des Halbzeugmaterials 29 mit einer Materialverdickung zu versehen, ist ein Spot 20 des Wärmequellenstrahls 19 auf eine Stirnseite 31 des Randes 30 bzw. des rohrförmigen Halbzeugmaterials 29 gerichtet. Hierbei wird der Spot 20 gemäß dem Pfeil 32 entsprechend dem Querschnitt des Halbzeugmaterials 29, hier kreisförmig, entlang des stirnseitigen Randes 30 geführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Wärmequellenstrahl 19 parallel zu einer Rotationsachse des rohrförmigen Halbzeugmaterials 29 auf der Stirnseite 31 geführt, wobei der Wärmequellenstrahl 19 die Stirnseite 31 kreisförmig abfährt. In Abhängigkeit von der gewünschten Größe der Materialverdickung kann der Wärmequellstrahl 19 mehrmals über den Rand 30 geführt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Wärmequellenstrahl 19 mittels einer hier nicht näher dargestellten Ringoptik derart beeinflusst sein, dass der Wärmequellenstrahl 19 in seinem Fokus ringförmig ist. Hierbei ist der ringförmige Fokus korrespondierend zu der Stirnseite 31 des Halbzeugmaterials 29 ausgebildet. Somit befindet sich der ringförmige Fokus in Kongruenz mit der Stirnfläche 31, wodurch ein gleichmäßiger und zeitgleicher Energieeintrag ermöglicht ist.
15 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht eines Halbzeugmaterials 29 für ein neuntes Bestrahlungsmuster, bei dem der Rand 30 des rohrförmigen Halbzeugmaterials 29 mittels des Wärmequellenstrahls 19 im Bereich einer Mantelfläche 33 bestrahlt wird. Der Spot 20 des Wärmequellenstrahls 19 fährt somit den Rand 30 auf der Mantelfläche 23 gemäß dem Pfeil 34 ab. Hierzu kann das Halbzeugmaterial 29 in Rotation versetzt werden. Für ein mehrfaches Abfahren des Randes 30 kann das Halbzeugmaterial 29 gemäß dem Pfeil 35 nachgeführt werden. Hierfür kann das Halbzeugmaterial 29 gemäß Pfeil 35 in Richtung des Spots 20 nachgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Spot 20 entgegen der Richtung des Pfeils 35 nachgeführt werden. Aufgrund dieses Nachführens und mehrfachen Abfahrens des Randes 30 sind größere Materialverdickungen realisierbar.
16 zeigt eine Seitenansicht einer Verbindung 36 mit einem erfindungsgemäßen Halbzeug 37 zum Bereitstellen von Entgasungsspalten. Hierbei ist die Verbindung 36 als eine stoffschlüssige Verbindung, nämliche eine Schweißverbindung, ausgebildet. Mittels der Verbindung 36 ist das Halbzeug 37 als ein erster Verbindungspartner 37 mit einem zweiten Verbindungspartner 38 verbunden. Das Halbzeug 37 hat eine Materialverdickung 39. Der erste Verbindungspartner 37 und der zweite Verbindungspartner 39 sind bei diesem Ausführungsbeispiel aus verzinkten Stahlblechen gebildet. Die Verbindung 36 ist von einem Rand 40 bzw. der Materialverdickung 39 des ersten Verbindungspartners 37 beabstandet. Aufgrund der Materialverdickung 39, die auf dem zweiten Verbindungspartner 38 aufliegt, ist zwischen der Materialverdickung 39 und der Verbindung 36 sowie zwischen dem ersten Verbindungspartner 37 und dem zweiten Verbindungspartner 38 ein Entgasungsspalt 41 gebildet. Des Weiteren ist an einer von der Materialverdickung 39 abgewandten Seite der Verbindung 36 ein weiterer Entgasungsspalt 42 gebildet. Mittels der Entgasungsspalte 41, 42 können beim Verschweißen der beiden Verbindungspartner 37, 38 entstehende Zinkdämpfe abgeführt werden, wodurch die Entstehung von Poren und/oder Nahtfehlern in der Verbindung 36 vermeidbar sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine einzige Materialverdickung 39 vorgesehen, die sich als eine Art Wulst über den gesamten Rand 40 erstreckt. Alternativ kann der Rand 40 mehrere voneinander beabstandete Materialverdickungen 39 aufweisen.
17 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Halbzeuges 43 für einen verdeckten T-Stoß. Das Halbzeug 43 liegt als ein erster Verbindungspartner 43 an einem flächigen zweiten Verbindungspartner 44 zum Herstellen eines versteckten T-Stoßes an. Der erste Verbindungspartner bzw. das Halbzeug 43 hat an seinem Rand 45 eine Materialverdickung 46. Hierbei ist die Materialverdickung 46 derart nachbearbeitet, dass sich im Wesentlichen ein T-förmiger Querschnitt ergibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Materialverdickung 46 als eine T-Stoßanlage ausgebildet. Die Materialverdickung 46 bzw. die T-Stoßanlage stellt eine Stirnseite für das Halbzeug 43 bereit, die breiter ist als die Dicke des Halbzeugs 43 außerhalb der Materialverdickung 46. Hierdurch ist die Herstellung des verdeckten T-Stoßes mit dem zweiten Verbindungspartner einfacher realisierbar. Zum Herstellen der Schweißverbindung ist der Wärmequellenstrahl 19 mit dem Spot 20 auf eine Seite des zweiten Verbindungspartners 44 gerichtet, die von der Seite mit der aufliegenden Materialverdickung 46 bzw. der aufliegenden Stirnseite der T-Stoßanlage abgewandt ist. Aufgrund der Materialverdickung 46 ergibt sich beim Verschweißen derartig versteckter T-Stöße eine größere Toleranz in Bezug zu Positionsabweichungen des Spots 20 bzw. des Wärmequellenstrahls 19.
18 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Halbzeuges 47 als ein erster Verbindungspartner außer Eingriff in Bezug zu einem zweiten Verbindungspartner 48. Der erste Verbindungspartner 47 ist außer Eingriff zu dem zweiten Verbindungspartner 48. Der erste Verbindungspartner 47 hat einen Rand 49, der eine Materialverdickung 50 aufweist. Die Materialverdickung 50 ist bei diesem Ausführungsbeispiel aufgrund einer geeigneten mechanischen Nachbearbeitung mit einer Randkontur 51 versehen, die derart gestaltet ist, dass die Randkontur 51 bzw. die Materialverdickung 50 ein freies Ende 52 des zweiten Verbindungspartners 48 zum Herstellen einer Verbindung aufnehmen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Verbindungspartner bzw. das Halbzeug 47 aus Aluminium und der zweite Verbindungspartner 48 aus Stahl. Alternativ kann der zweite Verbindungspartner 48 aus Titan oder Kupfer sein.
19 zeigt eine schematische Seitenansicht der beiden Verbindungspartner 47, 48 gemäß 18 in einer hergestellten Mischverbindung miteinander. Zum Herstellen dieser Mischverbindung aus Aluminium und Stahl wird zunächst das freie Ende 52 in die korrespondierend hierzu ausgebildete Randkontur 51 des ersten Verbindungspartners 47 eingeführt. Sodann wird der Rand 49 mittels eines thermischen Fügeverfahrens, bei diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Laserstrahlverfahrens, aufgeschmolzen. Hier werden beispielhaft und vergleichbar mit dem Bestrahlungsmuster gemäß 12 zwei stark defokussierte Wärmequellenstrahlen 19, 23 gleichzeitig entlang der herzustellenden Verbindung bzw. Naht zwischen dem ersten Verbindungspartner 47 und dem zweiten Verbindungspartner 48 geführt. Hierbei sind die Spots 20 der Wärmequellenstrahlen 19, 23 teilweise sowohl auf die Materialverdickung 50 als auch den zweiten Verbindungspartner 48 gerichtet. Das Aluminium des ersten Verbindungspartners 47 wird aufgeschmolzen und benetzt das im festen Zustand verbleibende Material des zweiten Verbindungspartners 48. Es entsteht eine stoffschlüssige Verbindung unter Bildung intermetallischer Phasen in einer Grenzschicht oder Verbindungsschicht des ersten Verbindungspartners 47 und des zweiten Verbindungspartners 48. Insbesondere handelt es sich bei dieser Verbindung um eine Kombination einer Schweiß- und einer Lötverbindung.
Der Rand 49 kann mittels eines geeigneten hier nicht näher dargestellten Werkzeuges gemäß der Darstellung in 19 verformt werden, wobei zugleich eine hinreichend hohe Druckkraft auf die Verbindungsstelle zwischen den beiden Verbindungspartnern 47, 48 im Bereich der Materialverdickung 50 ausgeübt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Materialverdickung 50 zum Herstellen der Mischverbindung eine thermische Energie zugeführt werden. Die hierdurch aufgeschmolzene Materialverdickung 50 wird anschließend in die gewünschte Form gepresst und erstarrt anschließend.
20 zeigt eine schematische Seitenansicht dreier sich aus Eingriff befindenden erfindungsgemäßen Halbzeugen 54, 55, 56. Die beiden Halbzeuge 54, 55 sind bei diesem Ausführungsbeispiel gleichartig ausgebildet und haben jeweils eine Materialverdickung 57. Das Halbzeug 56 hat eine Materialverdickung 58. Das Halbzeug 56 ist ein erster Verbindungspartner 56, wobei die Materialverdickung 58 eine erste Randkontur 59 hat, die eine Herstellung einer formschlüssigen Verbindung des ersten Halbzeugs 56 mit den als zweiten Verbindungspartner 54 ausgebildeten Halbzeug 54 und dem als dritten Verbindungspartner 55 ausgebildeten Halbzeug 55 ermöglicht. Hierzu weisen die Materialverdickungen 57 der des zweiten und dritten Verbindungspartners 54, 55 eine Randkontur 60 auf, die zu der Randkontur 59 korrespondierend ausgebildet ist.
21 zeigt eine schematische Seitenansicht der drei Halbzeuge 54, 55, 56 gemäß 20 in einer formschlüssigen Verbindung miteinander. Die Randkonturen 59, 60 sind hier derart ausgebildet, dass diese ein lösbares Einhaken des ersten und zweiten Verbindungspartners 54, 55 in den ersten Verbindungspartner 56 ermöglichen.
22 zeigt ein schematisches Ablaufdiagram für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges 15, 16, 37, 43, 47, 53, 54, 55, 56. Nach dem Start des Verfahrens gemäß Schritt S 10 wird gemäß Schritt S 11 das Halbzeugmaterial 10, 29 bereitgestellt. Das Halbzeugmaterial 10, 29 ist aus einem Metall oder einem thermoplastischen Kunststoff.
Sodann erfolgt gemäß Schritt S 12 ein Aufschmelzen des Randes 11, 27, 30, 40, 45, 49. Hierzu wird der Spot 20, 25 eines Wärmequellenstrahls 19, 23 auf den Rand 11, 27, 30, 40, 45, 49 gerichtet und an diesem entsprechend eines Bestrahlungsmusters entlang gefahren.
Durch die in den Rand 11, 27, 30, 40, 45, 49 eingebrachte thermische Energie wird der Rand 11, 27, 30, 40, 45, 49 aufgeschmolzen. Aufgrund der auf den sich im schmelzflüssigen Zustand befindenden Rand 11, 27, 30, 40, 45, 49 wirkenden Oberflächenspannung bildet sich eine Materialverdickung 12, 39, 46, 50, 57, 58 gemäß Schritt S 13 aus.
Diese Materialverdickung 12, 39, 46, 50, 57, 58 wird sodann gemäß Schritt S 14 erstarrt. Hierbei kann das Erstarren durch Abkühlen der Materialverdickung 12, 39, 46, 50, 57, 58 an der Umgebungsluft oder durch aktives Abführen der Wärme, beispielsweise durch Zuführen und Abführen eines Fluids, erfolgen.
Sodann erfolgt gemäß Schritt S 15 eine Nachbearbeitung der Materialverdickung 12, 39, 46, 50, 57, 58. Das Nachbearbeiten beinhaltet eine mechanische Bearbeitung der Materialverdickung, beispielsweise durch Umformen und/oder eine spanende Bearbeitung. In einer alternativen Ausführungsform kann die Nachbearbeitung gemäß Schritt S 15 vor dem, insbesondere vollständigen, Erstarren der Materialverdickung, vorzugsweise in einem warmen oder aufgeschmolzenen Zustand, gemäß Schritt S 14 erfolgen. Insbesondere ein Umformen der Materialverdickung 12, 39, 46, 50, 57, 58, beispielsweise zum Einbringen einer Randkontur 51, 59, 60 kann hierdurch erleichtert werden.
Des Weiteren kann gemäß einer weiteren Ausführungsform nach dem Erstarren der Materialverdickung 12, 39, 46, 50, 57, 58 gemäß Schritt S 14 eine Wärmebehandlung gemäß Schritt S17 erfolgen. Beispielweise kann im Rahmen der Wärmebehandlung gemäß Schritt S17 ein Ausscheidungshärten durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann nach der Nachbearbeitung gemäß Schritt S 15 eine Wärmebehandlung gemäß Schritt S 18 erfolgen. Vorzugsweise wird im Rahmen der Wärmebehandlung gemäß Schritt S 18 ein Rekristallisationsglühen durchgeführt. Die Wärmebehandlungen gemäß den Schritten S 17 und/oder S 18 können auf den Bereich der Materialverdickung 12, 39, 46, 50, 57, 58 beschränkt sein oder das gesamte Halbzeugmaterial 10, 29 betreffen.
Bezugszeichenliste

10: Halbzeugmaterial
11: Rand
12: Materialverdickung
13: Wärmebehandlungseinrichtung
14: Verbindung
15: Erster Verbindungspartner/Halbzeug
16: Zweiter Verbindungspartner/Halbzeug
17: Spalt
18: Seitenfläche
19: Wärmequellenstrahl
20: Spot
21: Pfeil
22: Stirnseite
23: Weiterer Wärmequellenstrahl
24: Weitere Seitenfläche
25: Weiterer Spot
26: Öffnung
27: Rand
28: Pfeil
29: Halbzeugmaterial
30: Rand
31: Stirnseite
32: Pfeil
33: Mantelfläche
34: Pfeil
35: Pfeil
36: Verbindung
37: Erster Verbindungspartner/Halbzeug
38: Zweiter Verbindungspartner
39: Materialverdickung
40: Rand
41: Entgasungsspalt
42: Weiterer Entgasungsspalt
43: Erster Verbindungspartner/Halbzeug
44: Zweiter Verbindungspartner
45: Rand
46: Materialverdickung
47: Erster Verbindungspartner/Halbzeug
48: Zweiter Verbindungspartner
49: Rand
50: Materialverdickung
51: Randkontur
52: Ende
53: Halbzeug
54: Halbzeug
55: Halbzeug
56: Halbzeug
57: Materialverdickung
58: Materialverdickung
59: Randkontur
60: Randkontur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1939488 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges (15, 16, 37, 43, 47, 53, 54, 55, 56) aus einem Halbzeugmaterial (10, 29), das mindestens einen Rand (11, 27, 30, 40, 45, 49) hat, das Halbzeugmaterial (10, 29) wird mindestens in einem Abschnitt des Randes (11, 27, 30, 40, 45, 49) mittels einer Wärmequelle aufgeschmolzen, wobei das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial (10, 29) eine Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) am Rand (11, 27, 30, 40, 45, 49) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) zum Bereitstellen eines Halbzeuges (15, 16, 37, 43, 47, 53, 54, 55, 56) nachbearbeitet wird, wobei die erstarrte und nachbearbeitete Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) eine größere Materialdicke aufweist als das Halbzeugmaterial (10, 29) außerhalb der Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (11, 27, 30, 40, 45, 49) kontinuierlich mit einer einzigen Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) oder diskontinuierlich mit mehreren Materialverdickungen (12, 39, 46, 50, 57, 58) versehen wird, vorzugsweise wird ein flächiges, insbesondere ebenes, Halbzeugmaterial (10, 29), insbesondere aus einem Metall oder einem thermoplastischen Kunststoff, eingesetzt, wobei vorzugsweise das Halbzeugmaterial (10, 29) als eine Folie und/oder ein Blech, insbesondere mit einer Dicke bis 5 mm, bevorzugt bis 2 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 μm bis 2 mm, ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgeschmolzene Halbzeugmaterial (10, 29) der Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) vor und/oder nach der Nachbearbeitung abgekühlt wird und/oder erstarrt, vorzugsweise erhält die Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) mittels der Nachbearbeitung eine vorgegebene Randkontur (51, 59, 60), insbesondere durch eine umformende und/oder spanende Nachbearbeitung.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach dem Nachbearbeiten der Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) eine Wärmebehandlung, insbesondere im Bereich der Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58), durchgeführt wird, vorzugsweise werden mittels der Wärmebehandlung Materialeigenschaften des Halbzeugmaterials (10, 29) mindestens im Bereich der Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) verändert und/oder Eigenspannungen abgebaut, insbesondere wird ein Ausscheidungshärten und/oder ein Rekristallisationsglühen durchgeführt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie der Wärmequelle mittels eines Bestrahlungsmusters in den Rand (11, 27, 30, 40, 45, 49) des Halbzeugmaterials (10, 29) eingebracht wird, wobei ein Wärmequellenstrahl (19, 23) geradlinig und/oder mäandrierend entlang des aufzuschmelzenden Randes (11, 27, 30, 40, 45, 49) verfahren wird, insbesondere ist der Wärmequellenstrahl (19, 23) auf eine Seitenfläche (18, 24) und/oder auf eine Stirnseite (22, 31) des Halbzeugmaterials (10, 29) und/oder des Randes (11, 27, 30, 40, 45, 49) gerichtet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie zum Aufschmelzen des Randes (11, 27, 30, 40, 45, 49) in Abhängigkeit von einer Wärmequellenleistung, einer Vorschubgeschwindigkeit eines Wärmequellenstrahls (19, 23), einer Fokuslage des Wärmequellenstrahls (19, 23), einer Spotgröße des Wärmequellenstrahls (19, 23) und/oder einem Bestrahlungsmuster, insbesondere mittels einer Steuerung, bereit gestellt wird, vorzugsweise wird als Wärmequelle ein Laser mit einem Laserstrahl als Wärmequellenstrahl (19, 23) eingesetzt.
Verfahren zum Herstellen einer Verbindung in einem Randbereich zwischen einem ersten Verbindungspartner (15, 37, 43, 47, 53, 56) und mindestens einem zweiten Verbindungspartner (16, 54, 55), wobei der erste Verbindungspartner (15, 37, 43, 47, 53, 56) als ein erstes Halbzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder der zweite Verbindungspartner (16, 54, 55) als ein zweites Halbzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, vorzugsweise wird die Verbindung (14, 36) des ersten Verbindungspartner (15, 37, 43, 47, 53, 56) mit dem zweiten Verbindungspartner (16, 54, 55) durch eine formschlüssige, kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung (14, 36) hergestellt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung als eine formschlüssige Verbindung mittels einer vorgegebenen Randkontur (59, 60) des ersten Verbindungspartners (56) und/oder des mindestens einen zweiten Verbindungspartners (54, 55) hergestellt wird, vorzugsweise weist der erste Verbindungspartner (56) eine erste Randkontur (59) und der zweite Verbindungspartner (54, 55) eine zu der ersten Randkontur (59) korrespondierend ausgebildete zweite Randkontur (60) auf, wobei mittels der ersten Randkontur (59) und der zweiten Randkontur (60) die Herstellung einer Rast- und/oder Klickverbindung des ersten Verbindungspartners (56) mit dem zweiten Verbindungspartner (54, 55) herstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (14, 36) als eine stoffschlüssige Verbindung mittels Fügen, insbesondere Verschweißen, des ersten Verbindungspartners (15, 37, 43, 47, 53) mit dem zweiten Verbindungspartner (16) realisiert wird, insbesondere dient die Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) des ersten Verbindungspartners (15, 37, 43, 47, 53) und/oder des zweiten Verbindungspartners (16) beim Fügen und/oder Verschweißen als Materialreservoir zum Überbrücken eines Spaltes (17) zwischen den beiden Verbindungspartnern (15, 16, 37, 43, 47, 53) und/oder zum Steigern der Festigkeit der Verbindung (14, 36).
Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt, mit einer Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) am Rand (11, 27, 30, 40, 45, 49) des Halbzeugmaterials (10, 29), wobei die erstarrte und nachbearbeitete Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) eine größere Materialdicke aufweist als das Halbzeugmaterial (10, 29) außerhalb der Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58), vorzugsweise weist die Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) eine vorgegebene Randkontur (51, 59, 60) zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung (14, 36) auf, insbesondere dient die nachbearbeitete Materialverdickung (12, 39, 46, 50, 57, 58) als Materialreservoir beim Herstellen einer Schweiß- und/oder Lötverbindung und/oder zum Steigern der Festigkeit der Verbindung (14, 36).
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder eines Halbzeugs (15, 16, 37, 43, 47, 53, 54, 55, 56) nach Anspruch 10 zum Schweißen von verzinkten Stahlblechen, zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen und/oder zum Bereitstellen eines Materialreservoirs beim Fügen von Mischverbindungen, beim Remote-Schweißen, beim Überlapp-Schweißen, insbesondere von Folien, und/oder beim Schweißen verdeckter T-Stöße oder Stumpfstöße, und/oder zum Steigern der Festigkeit der Verbindung (14, 36).
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder eines Halbzeugs (15, 16, 37, 43, 47, 53, 54, 55, 56) nach Anspruch 10, wobei zum Herstellen einer Überlapp-Verbindung zwischen zwei Verbindungspartnern (37, 38), insbesondere aus verzinktem Stahl, mindestens ein erster Verbindungspartner (37) eine Materialverdickung (39) aufweist, die zum Bereitstellen mindestens eines Entgasungsspaltes (41) auf einem flächigen Bereich eines zweiten Verbindungspartners (38) aufliegt.