DE102015002279A1 - Welding process for joining components - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schweißverfahren zum Verbinden mindestens eines ersten Bauteils (12) mit mindestens einem zweiten Bauteil (14), bei dem mindestens eine wallartige Materialanhäufung (20) auf einer Oberfläche von mindestens einem des mindestens einen ersten Bauteils (12) und des mindestens einen zweiten Bauteils (14) ausgebildet wird, die beim Verbinden des mindestens einen ersten Bauteils (12) mit dem mindestens einen zweiten Bauteil (14) dem entsprechend mindestens einen anderen Bauteil zugewandt ist.The invention relates to a welding method for connecting at least one first component (12) to at least one second component (14), wherein at least one wall-like accumulation of material (20) on a surface of at least one of the at least one first component (12) and the at least one second component (14) is formed, which faces the corresponding at least one other component when connecting the at least one first component (12) with the at least one second component (14).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schweißverfahren zum Verbinden von Bauteilen, bei dem eine nicht sichtbare Schweißverbindung erzeugt wird.The present invention relates to a welding method for joining components, in which an invisible welded joint is produced.
Beim Verbindungsschweißen werden zwei Werkstücke nicht lösbar miteinander verbunden. Dabei wird üblicherweise an einer Verbindungsstelle der zu verbindenden Werkstücke zumindest kurzzeitig eine Temperatur erzeugt, die höher als eine Schmelztemperatur der beiden Werkstücke ist, sodass sich die beiden zu verbindenden Werkstücke in ihrer flüssigen Phase verbinden. Die dafür notwendige Temperatur kann auf unterschiedlichste Weise erzeugt werden. Oft wird zwischen den Werkstücken und einer Elektrode ein Lichtbogen erzeugt, der durch seine hohe Temperatur die Werkstücke erhitzt und zum Schmelzen bringt. Beim Pressschweißverfahren hingegen entsteht kein Lichtbogen, sondern die Werkstücke werden durch Widerstandserwärmung verflüssigt. Ein solches Pressschweißverfahren ist bspw. das Widerstandsschweißverfahren. Bei dem Widerstandsschweißverfahren werden die Werkstoffe von einem Strom durchflossen. Durch den Stromfluss werden die Werkstücke, also die Verbindungspartner, bis zum Erreichen der Schweißtemperatur erhitzt und an der Berührungsstelle unter der Wirkung einer Kraft durch Erstarren von Schmelze, durch Diffusion oder auch in fester Phase verschweißt. Eine dazu notwendige Energiedichte wird dabei durch die Elektrodenfläche der Elektroden, die sich auf beiden Seiten des Werkstücks befinden, bestimmt. Eine weitere Form des Widerstandsschweißens ist das Widerstandsbuckelschweißen. Hierbei wird die Energiedichte nicht durch zwei punktförmige Elektroden bestimmt, sondern bedingt sich durch die Bauform der Werkstücke. Beim Widerstandsbuckelschweißen werden in mindestens einem Werkstück Erhebungen eingeprägt, an denen die beiden Werkstücke später dann unter Kraft- und Stromeinwirkung miteinander verbunden werden. Auf beiden Seiten der aufeinanderliegenden Werkstücke werden Elektroden angelegt, die den Strom in die Werkstücke einleiten. An der eingeprägten Erhebung befindet sich durch die Form der Erhebung der größte Widerstand, sodass sich dort das Werkstück bis auf eine Schmelztemperatur erhitzen kann, während sich die übrigen Bereiche des Werkstücks weniger stark erhitzen. Unter zusätzlicher Krafteinwirkung, die meist über die Elektroden erfolgt, werden die Werkstücke miteinander verbunden. Durch die Erhitzung formen sich die Erhebungen weitestgehend zurück und bilden eine sogenannte Linse. An dem einen Fügepartner, in welchem der Buckel zuvor eingeprägt worden ist, verbleibt nach dem Schweißvorgang zumeist eine sichtbare Oberflächenverformung.When joining welding two workpieces are non-detachably connected. In this case, a temperature which is higher than a melting temperature of the two workpieces is usually generated at a connection point of the workpieces to be joined at least for a short time, so that the two workpieces to be joined join in their liquid phase. The necessary temperature can be generated in many different ways. Often an arc is produced between the workpieces and an electrode, which heats and melts the workpieces due to its high temperature. In the case of pressure welding, on the other hand, no arc is produced, but the workpieces are liquefied by resistance heating. Such a pressure welding method is, for example, the resistance welding method. In the resistance welding process, the materials are traversed by a current. As a result of the current flow, the workpieces, ie the connection partners, are heated until the welding temperature is reached and welded at the contact point under the action of a force due to solidification of the melt, by diffusion or even in solid phase. A necessary energy density is determined by the electrode surface of the electrodes, which are located on both sides of the workpiece. Another form of resistance welding is resistance hump welding. Here, the energy density is not determined by two point-shaped electrodes, but due to the design of the workpieces. When resistance hump welding surveys are impressed in at least one workpiece at which the two workpieces are then later connected under force and current effect. On both sides of the superimposed workpieces electrodes are applied, which initiate the flow into the workpieces. At the embossed elevation is due to the shape of the survey the greatest resistance, so that there can heat the workpiece to a melting temperature, while the remaining areas of the workpiece heat less. Under additional force, which usually takes place via the electrodes, the workpieces are connected to each other. As a result of the heating, the elevations largely recede and form a so-called lens. At the one joint partner, in which the hump has been previously impressed, remains after the welding process usually a visible surface deformation.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Ebenso beschreibt die Druckschrift
Bei den Verfahren des Stands der Technik werden von einer Seite mindestens eines Werkstücks Vertiefungen eingeprägt, die auf der entsprechend anderen Seite des Werkstücks als Erhebungen hervortreten. Somit werden beide Seiten des Werkstücks verformt.In the methods of the prior art, depressions are impressed from one side of at least one workpiece, which protrude on the corresponding other side of the workpiece as elevations. Thus, both sides of the workpiece are deformed.
Es besteht daher Bedarf, ein Verfahren zum Widerstandsbuckelschweißen zu entwickeln, bei dem eine Oberfläche unverformt bleibt. Dies wird durch ein Verfahren gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 realisiert.There is therefore a need to develop a method for resistance hump welding in which a surface remains undeformed. This is realized by a method according to the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren zum Verbinden mindestens eines ersten Bauteils mit mindestens einem zweiten Bauteil wird mindestens eine wallartige Materialanhäufung auf einer Oberfläche von mindestens einem des mindestens einen ersten Bauteils und des mindestens einen zweiten Bauteils ausgebildet, die beim Verbinden des mindestens einen ersten Bauteils mit dem mindestens einen zweiten Bauteil dem entsprechend mindestens einen anderen Bauteil zugewandt ist.In the welding method according to the invention for connecting at least one first component to at least one second component, at least one wall-like accumulation of material is formed on a surface of at least one of the at least one first component and the at least one second component which, when the at least one first component is connected to the at least one a second component which accordingly faces at least one other component.
Die wallartige Materialanhäufung bildet demnach eine Erhebung auf einer Oberfläche des Bauteils, während die andere Oberfläche des Bauteils unverformt bleibt. Die Oberfläche mit der wallartigen Materialanhäufung ist dem zweiten Bauteil, mit dem es verbunden werden soll, zugewandt.The wall-like material accumulation thus forms a survey on one surface of the component, while the other surface of the component remains undeformed. The surface with the wall-like material accumulation faces the second component with which it is to be connected.
Das Ausbilden der mindestens einen Materialanhäufung erfolgt dabei durch mechanisches Bearbeiten. Beispielsweise kann ein Meißel verwendet werden, und durch Schaben, Stemmen oder Drücken eine wallartige Materialanhäufung erzeugt werden. Alternativ kann die mindestens eine Materialanhäufung auch mit einem mechanischen Walzenwerkzeug erzeugt werden. The formation of at least one material accumulation takes place by mechanical processing. For example, a chisel may be used, and a scallous accumulation of material may be created by scraping, prying or pressing. Alternatively, the at least one material accumulation can also be generated with a mechanical roller tool.
Zum Verbinden werden das erste Bauteil und das zweite Bauteil zwischen zwei Flächenschweißelektroden angeordnet. Über die Flächenschweißelektroden wird Strom in die Bauteile eingeleitet, der an einer Spitze der mindestens einen wallartigen Materialanhäufung die größte Stromdichte bildet. An der Spitze der mindestens einen wallartigen Materialanhäufung erhitzt sich das Bauteil so stark, dass eine lokale Temperatur die Schmelztemperatur des Materials übersteigt.For connection, the first component and the second component are arranged between two surface welding electrodes. Current is introduced into the components via the surface welding electrodes, which forms the largest current density at a tip of the at least one wall-like material accumulation. At the top of the at least one wall-like material accumulation heats up the component so strong that a local temperature exceeds the melting temperature of the material.
Die Flächenschweißelektroden drücken das erste Bauteil und das zweite Bauteil aufeinander, sodass die Bauteile sich verbinden und sich die mindestens eine wallartige Materialanhäufung zurückbildet.The surface welding electrodes press the first component and the second component together, so that the components connect and the at least one wall-like accumulation of material recedes.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass jeweils mindestens eine wallartige Materialanhäufung an dem ersten und an dem zweiten Bauteil ausgebildet ist. Allgemein kann über die Anzahl der ausgebildeten wallartigen Materialanhäufungen die Festigkeit der Schweißverbindung eingestellt werden. Mehr wallartige Materialanhäufungen auf einer Fläche bedeuten eine höhere Festigkeit der Schweißverbindung.In a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that in each case at least one wall-like material accumulation is formed on the first and on the second component. Generally, the strength of the welded joint can be adjusted by the number of formed wall-like material accumulations. More wall-like material accumulations on a surface mean a higher strength of the welded joint.
Grundsätzlich ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren für mindestens ein aus Aluminium hergestelltes erstes und ein aus Aluminium hergestelltes zweites Bauteil anwendbar ist. Es ist aber auch vorstellbar, dass das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Bauteil aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Beispielsweise könnte ein Bauteil auch aus Stahl hergestellt sein, während das andere Bauteil aus Aluminium hergestellt ist. Andere vorstellbare Materialien sind beispielsweise Titan oder Magnesium. Des Weiteren wird verstanden, dass auch Legierungen der zuvor genannten Metalle im Rahmen dieser Offenbarung einbezogen sind.In principle, it is provided that the method according to the invention can be used for at least one first component made of aluminum and one second component made of aluminum. However, it is also conceivable that the at least one first and the at least one second component are made of different materials. For example, one component could also be made of steel, while the other component is made of aluminum. Other conceivable materials include titanium or magnesium. It is further understood that alloys of the aforementioned metals are also included within the scope of this disclosure.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum einseitigen Modellieren von Blechoberflächen, beispielsweise von Aluminiumblechoberflächen dient, mit dem Ziel eine unsichtbare Buckelschweißverbindung zu erzeugen.Furthermore, it is provided that the method according to the invention is used for one-sided modeling of sheet metal surfaces, for example of aluminum sheet surfaces, with the aim of producing an invisible projection welding connection.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawing and will be described schematically and in detail with reference to the drawing.
Unter Bezugnahme auf die
In
Von der wallartigen Materialanhäufung
Mit den in
Die wallartigen Materialanhäufungen
Unter Bezugnahme auf
Erfindungsgemäß werden die Bauteile
Unter Bezugnahme auf
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorstellbar, dass die Bearbeitungsrichtungen
Dadurch Wird im Schweißbereich die Anzahl der Materialanhäufungen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1974847 A2 [0004] EP 1974847 A2 [0004]
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