DE102016104261A1

DE102016104261A1 - Gewichtsreduziertes, haftungsoptimiertes Stahl/Kunststoff/Stahl Verbundblech mit hervorragender Eignung zum Widerstandschweißen

Info

Publication number: DE102016104261A1
Application number: DE102016104261.7A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Poller; Manuel Otto; Andreas Wedemeier; Thomas Evertz; Frank Beier
Original assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Current assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-03-16

Abstract

Gewichtsreduziertes, haftungsoptimiertes Stahl/Kunststoff/Stahl Verbundblech A, B mit hervorragender Eignung zum Widerstandsschweißen, insbesondere Widerstandspunktschweißen, bei dem zwischen zwei Deckblechen 1, 2 aus Stahl eine thermoplastische Kunststoffzwischenschicht 3 damit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbleche folgende Legierungszusammensetzung in Gew.-% aufweisen: C 0,04 bis ≤ 1,0, Al 0,05 bis < 4,0, Si 0,05 bis ≤ 6,0, Mn 9,0 bis < 18,0, Rest Eisen einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente und optionaler Zulegierung von Cr, Cu, Ti, Zr, V und Nb und die Deckbleche 1, 2 bei Verformung einen TRIP und/oder TWIP Effekt und die der Kunststoffzwischenschicht 3 zugewandten Seiten der Deckbleche 1, 2, aus dem Deckblech 1, 2 mechanisch ausgearbeitete und geformte und zur gegenseitigen Verhakung geeignete Nebenformelemente 4, 5, aufweisen, wobei diese durch die vorherige Formung eine Festigkeitssteigerung im Vergleich zum unbearbeiteten Deckblech 1, 2 erfahren haben und in ihrer Anzahl und Höhe so bemessen sind, dass die Nebenformelemente 4, 5 der Deckbleche 1, 2 sich gegeneinander oder mit dem gegenüberliegenden Deckblech 1, 2 verhaken und damit die Deckbleche 1, 2 gegen Relativverschiebung gesichert sind und dabei einen elektrischen Kontakt zwischen den Deckblechen 1, 2 bilden, die ein Widerstandsschweißen des Verbundblechs A, B ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein gewichtsreduziertes, haftungsoptimiertes Stahl/Kunststoff/Stahl Verbundblech mit hervorragender Eignung zum Widerstands-, insbesondere Widerstandspunktschweißen.
Im Automobilbau werden große Anstrengungen unternommen, um die Fahrzeuggewichte zu reduzieren. Hierbei kommen unterschiedlichste Ansätze zum Einsatz. Der derzeitige Trend geht dabei zu gewichtsreduzierten Stahlwerkstoffen und zu hybriden Lösungen, d. h. zur Kombination von Stahl und Kunststoff, um ein Optimum zwischen Kosten, Performance und Gewichtsreduzierung zu erreichen.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurden in den letzten Jahren Gewicht einsparende Materialien, wie z. B. mehrlagige Verbundwerkstoffe aus einem Verbund aus Stahldeckblechen und einer Zwischenschicht aus Kunststoff entwickelt, welche die hervorragenden Eigenschaften von Stahl mit einer geringeren Dichte des Kunststoffs verbinden. Diese mehrlagigen Verbundwerkstoffe werden beispielsweise bei der Herstellung von Karosserieteilen für Kraftfahrzeuge verwendet. Diese Verbundwerkstoffe werden auch als Sandwich-, Verbund- oder Leichtbleche bezeichnet. Im Folgenden wird für diese Produktgruppe einheitlich der Begriff Verbundblech verwendet. Verbundbleche können in Band- oder Tafelform vorliegen. Als Kunstoffe für die Zwischenschicht der Verbundbleche können zum Beispiel Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), oder Polyamide, wie Polyamid 6 (PA6), Polyamid 6.6 (PA6.6) mit oder ohne Faserverstärkung zum Einsatz kommen. Als Faserverstärkung kommen zum Beispiel Kohle-, Glas- oder Kunststofffasern in Betracht.
In den letzten Jahren hat es ebenfalls große Entwicklungsfortschritte auf dem Gebiet der sogenannten Leichtbaustähle gegeben, die sich durch ein geringes spezifisches Gewicht als übliche un- oder niedriglegierte Stähle bei gleichzeitig hohen Festigkeiten und Zähigkeiten auszeichnen sowie eine hohe Duktilität aufweisen und damit für den Fahrzeugbau von großem Interesse sind.
Bei diesen im Ausgangszustand austenitischen Stählen wird durch den hohen Anteil von Legierungsbestandteilen mit einem spezifischen Gewicht weit unterhalb des spezifischen Gewichts von Eisen (Mn, Si, Al) eine für die Automobilindustrie vorteilhafte Gewichtsreduzierung unter Beibehaltung der bisherigen Konstruktionsbauweise erreicht.
Der aus der Offenlegungsschrift DE 10 2004 061 284 A1 unter der Marke HSD^® bekannte umformbare Leichtbaustahl weist zum Beispiel folgende Legierungszusammensetzung (in Gew.-%) auf: C 0,04 bis ≤ 1,0, Al 0,05 bis < 4,0, Si 0,05 bis ≤ 6,0, Mn 9,0 bis < 18,0, Rest Eisen einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente. Optional können je nach Anforderung Cr, Cu, Ti, Zr, V und Nb zugegeben werden. Dieser Stahl zeichnet sich durch ein sehr großes Kaltverfestigungsvermögen bei gleichzeitig hoher Zähigkeit aus.
Dieser Leichtbaustahl weist ein teilstabilisiertes γ-Mischkristall-Gefüge mit definierter Stapelfehlerenergie mit einem z. T. multiplen TRIP-Effekt auf, der die spannungs- oder dehnungsinduzierte Umwandlung eines flächenzentrierten γ-Mischkristalls (Austenit) in einen ε-Martensit (hexagonal dichteste Kugelpackung) und anschließend bei weiterer Verformung in einen raumzentrierten α-Martensit und Restaustenit ermöglicht.
Der hohe Umformgrad wird durch TRIP-(Transformation Induced Plasticity) und TWIP-(Twinning Induced Plasticity)Eigenschaften des Stahles erreicht.
Verbundbleche, hergestellt aus einem Verbund von Blechen aus hochmanganhaltigem Leichtbaustahl mit einer Zwischenschicht aus Kunststoff, zeichnen sich durch ein niedriges Gewicht in Verbindung mit einer hohen Beulsteifigkeit aus. Um dies zu erreichen, besteht das Verbundblech aus möglichst dünnen Deckblechen, vorzugsweise mit einer Dicke von 0,2 bis 2,0 mm und einer dazwischen liegenden Kernschicht aus Kunststoff mit einer Dicke von vorzugsweise 0,4 bis 2,0 mm.
Den positiven Eigenschaften von Verbundblechen stehen allerdings Nachteile bei der Weiterverarbeitung zu einem Bauteil gegenüber, beispielsweise wenn diese Bleche umgeformt oder durch Schweißen, wie z. B. durch Widerstandspunkt- oder Rollennahtschweißen miteinander verbunden werden sollen.
Die Umformung derartiger Verbundbleche setzt eine gute Haftung des Kunststoffs auf den Stahlblechen voraus. Allerdings ist die Anbindung des Polymers an den Stahlwerkstoff mit Schwierigkeiten verbunden. Materialschrumpf des Polymers und unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien können zu einer Enthaftung zwischen Metallbauteil und Polymerstruktur führen, so dass die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs nicht erreicht werden. So ist ohne Vorbehandlung der Metalloberfläche die Anbindung des aufgetragenen Kunststoffs an dem metallischen Trägerbauteil aufgrund unterschiedlicher chemischer und physikalischer Eigenschaften der beiden Werkstoffe gering.
Aus der DE 10 2012 000 658 A1 sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, um eine verbesserte Haftung zwischen Stahl und Kunststoff herzustellen. Beispielhaft seien hier Klebstoffe als Haftvermittler genannt. Diese Angaben beziehen sich allerdings nur auf ein Trägerbauteil, auf dem eine aufgespritzte Polymerstruktur haften soll. Gerade aber bei Verbundblechen mit zwei Deckblechen und einer Zwischenschicht aus Kunststoff, welches im Betriebszustand auf Scherung beansprucht wird, reicht ein Klebstoff allein als Haftvermittler jedoch oftmals nicht aus.
Beim Widerstandsschweißen, wie zum Beispiel beim Widerstandspunktschweißen oder Rollennahtschweißen, verhindert die Zwischenschicht aus Kunststoff den elektrischen Kontakt zwischen den Deckblechen und einem daran anzuschweißenden weiteren Blech und damit den zum Verschweißen erforderlichen Stromfluss. Wird der Kunststoff nicht vollständig aus dem Schweißbereich entfernt, können die im Schweißbereich verbliebenen Kunststoffreste zudem beim Schweißen Abbauprodukte bilden, die gesundheitsschädlich und geruchsbelästigend sein können.
Zur Lösung dieses Problems sind bisher unterschiedliche Ansätze versucht worden.
Aus der japanischen Patentanmeldung JP 06-087079 A ist bekannt, den für die Verbindung mit weiteren Teilen benutzten Flanschbereich eines Verbundwerkstoffes für eine Schweißverbindung dadurch bereitzustellen, indem der Randbereich des Verbundwerkstoffes zunächst erwärmt wird, die beiden äußeren Deckbleche im Randbereich aufgebogen werden und die zwischen den Deckblechen angeordnete Kunststoffschicht unter Verwendung abrasiver Mittel entfernt wird. Anschließend werden die Deckbleche des Randbereichs miteinander verschweißt, so dass ein Verbundblechteil mit einem rein metallischen Randbereich, welcher für die üblichen Fügeverfahren verwendet werden kann, zur Verfügung steht. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und lässt sich nur schwer automatisieren.
Die Patentschrift DE 199 01 313 C1 offenbart einen widerstandsschweißbaren Verbundwerkstoff, welcher im Bereich der Schweißverbindung in der Kunststoffzwischenschicht separat in den Verbundwerkstoff eingebrachte metallische Distanzkörper aufweist, die den elektrischen Kontakt zwischen den Deckblechen und damit den Stromfluss sicherstellen sollen und mit den Deckblechen verschweißt werden. Dabei kann es aber aufgrund der Temperatureinwirkung zu einem Verbrennen bzw. Verdampfen des Kunststoffes kommen, was sich negativ auf das Schweißergebnis und die Bauteileigenschaften auswirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstig herstellbares, gewichtsreduziertes Stahl/Kunststoff/Stahl Verbundblech anzugeben, welches eine verbesserte Haftung zwischen Stahl und Kunststoff aufweist und zum Widerstandsschweißen, insbesondere zum Widerstandspunktschweißen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Lehre der Erfindung umfasst ein gewichtsreduziertes, haftungsoptimiertes Stahl/Kunststoff/Stahl Verbundblech mit hervorragender Eignung zum Widerstandsschweißen, insbesondere Widerstandspunktschweißen, bei dem zwischen zwei Deckblechen aus Stahl eine thermoplastische Kunststoffzwischenschicht damit verbunden ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Deckbleche folgende Legierungszusammensetzung in Gew.-% aufweisen: C 0,04 bis ≤ 1,0, Al 0,05 bis < 4,0, Si 0,05 bis ≤ 6,0, Mn 9,0 bis < 18,0, Rest Eisen einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente und optionaler Zulegierung von Cr, Cu, Ti, Zr, V und Nb und die Deckbleche bei Verformung einen TRIP und/oder TWIP Effekt und die der Kunststoffzwischenschicht zugewandten Seiten der Deckbleche aus dem Deckblech mechanisch ausgearbeitete und geformte und zur gegenseitigen Verhakung geeignete Nebenformelemente aufweisen, wobei diese durch die vorherige Formung eine Festigkeitssteigerung im Vergleich zum unbearbeiteten Deckblech erfahren haben und in ihrer Anzahl und Höhe so bemessen sind, dass die Nebenformelemente der Deckbleche sich gegeneinander oder mit dem gegenüberliegenden Deckblech verhaken und damit die Deckbleche gegen Relativverschiebung gesichert sind und dabei einen elektrischen Kontakt zwischen den Deckblechen bilden, die ein Widerstandsschweißen des Verbundblechs ermöglichen.
Im Zuge umfangreicher Untersuchungen wurde erkannt, dass mittels einer einfachen mechanischen Bearbeitung der Oberflächen der Deckbleche, bei der zur gegenseitigen Verhakung der Deckbleche geeignete Nebenformelemente als zahn- oder hakenartige Erhebungen aus der Blechoberfläche mechanisch herausgearbeitet und geformt werden, geeignet sind, sowohl eine sehr schubsteife Verbindung des Verbundbleches mit großer Haftung der Kunststoffzwischenschicht herzustellen, als auch eine elektrische Kontaktierung der beiden Deckbleche untereinander zu realisieren. Die Gestalt dieser Nebenformelemente kann beliebig sein, sie muss jedoch den Zweck der Sicherung gegen Relativverschiebung der Deckbleche erfüllen. Beispielsweise können Nebenformelemente die Form die von Kragen, Näpfen oder Haken aufweisen. Durch die vorherige Formung aus dem Deckblech erfahren die Nebenformelemente zudem werkstoffspezifisch eine Festigkeitssteigerung im Vergleich zum unbearbeiteten Deckblech, was sich vorteilhaft auf die Zugscherfestigkeit des Werkstoffverbundes auswirkt.
Zur Sicherstellung eines elektrischen Kontaktes der Nebenformelemente des oberen und des unteren Deckbleches muss die Höhe der Nebenformelemente größer sein als die halbe Dicke der Kunststoffschicht, wobei sich als besonders vorteilhaft herausgestellt hat, wenn die Höhe mindestens 60 bis 100% oder sogar mehr als 100% der Dicke der Kunststoffzwischenschicht beträgt. Bei Höhen der Nebenformelemente von mehr als 100%, dass heißt, wenn die Höhe größer ist, als die Dicke der Kunststoffzwischenschicht, ist die Gestalt der Nebenformelemente vorteilhaft so ausgelegt, dass sich diese bei der Herstellung des Verbundbleches mechanisch verformen und sich an das gegenüberliegende Deckblech anlegen und so einen innigen elektrischen Kontakt zwischen den Deckblechen herstellen.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Blechoberfläche je Quadratzentimeter mindestens eine Erhebung, vorteilhaft aber zwei oder mehr Erhebungen aufweist, um die Forderungen nach ausreichender Haftung bzw. Schubsteifigkeit und elektrischer Kontaktierung zwischen den Deckblechen sicher erfüllen zu können.
Um eine besonders schubsteife Verbindung der Deckbleche mit dem Kunststoff zu realisieren, hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, das enorme Umformungs- und Verfestigungspotential des erfindungsgemäßen hochmanganhaltigen TRIP/TWIP-Stahles auszunutzen. Hierbei werden die mechanisch aus der Blechoberfläche herausgearbeiteten Erhebungen als Nebenformelemente durch Verformungs- oder Umformvorgänge im Vergleich zum unbearbeiteten Grundwerkstoff in ihrer Festigkeit immens gesteigert und tragen so zu einer deutlich verbesserten Haftung und Erhöhung der Schubsteifigkeit bei.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der formschlüssige Verbund von Stahl und Kunststoff, mittels der eingeformten Erhebungen mit einem stoffschlüssigen Verbund ergänzt wird, um die Haftung der Kunststoffzwischenschicht an den Deckblechen noch weiter zu verbessern. Hierzu ist vorgesehen, dass die Deckbleche zumindest auf den mit dem Kunststoff in Kontakt tretenden Oberflächenbereichen mit einem Haftvermittler oder einem haftvermittelnden Medium versehen sind. Als Haftvermittler kann zum Beispiel eine Phosphatierung, eine chemische Passivierung, ein polymerbasierter Haftvermittler, ein Coilcoating Lack oder eine Antifingerprintlackierung eingesetzt werden.
Geeignete Vorbehandlungen sind schichtbildende phosphatierende Medien, die eine ausreichende Konzentration von Fluorid aufweisen. Als Fluoridquelle kommen wasserlösliche Komplexfluoride, Hydrogendifluoride sowie freie Fluorwasserstoffsäure in Betracht. Auch geeignet sind nicht schichtbildende Vorbehandlungen mit Oxoverbindungen der Übergangsmetalle der 5.–8. Nebengruppe des Periodensystems, zum Beispiel Vanadate, Chromate, Permanganate, Cobaltate sowie Fluoroverbindungen der Übergangsmetalle der 4. Nebengruppe des Periodensystems zum Beispiel Titan- und Zirkoniumfluorid. Alle Arten der Vorbehandlung können zusätzlich organofunktionalisierte Silane beinhalten, deren Organofunktionalitäten chemische Bindungen zu Bestandteilen der organischen Beschichtungsstoffe ermöglichen. Die Vorbehandlung stabilisiert weiterhin die Grenzflächen zwischen Stahl und Kunststoff bzw. Lackierung gegen eine mögliche Alterung oder korrosive Degradation, die durch die Einwirkung von Feuchtigkeit, Gasen oder Salzen aus der umgebenden Atmosphäre entstehen kann.
Die durch den Haftvermittler bedingten Stoffschluss nochmals verbesserte Haftung zwischen den Deckblechen und der Kunststoffzwischenschicht, kann das Risiko eines Aufbrechens des Hybridverbundes, zum Beispiel im Crash-Fall, deutlich vermindern und somit auch zur Zunahme der Bauteilsicherheit beitragen.
Die für das Verbundblech eingesetzte Kunststoffschicht kann dabei zum Beispiel aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyamide, wie Polyamid 6 (PA6), Polyamid 6.6 (PA6.6) oder Polyphthalamide (PPA) mit oder ohne Faserverstärkung bestehen und als extrudierte, geschäumte oder aufgespritzte Schicht oder als Folie auf die Deckbleche aufgebracht sein.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass das Deckblech mit einem korrosionsschützenden metallischen Überzug versehen ist. Der metallische Überzug kann aus Zink oder überwiegend aus Zink, aber auch aus Aluminium bzw. überwiegend aus Aluminium bestehen und als Schmelztauchüberzug oder elektrolytisch abgeschiedener Überzug ausgebildet sein. Neben diesen beiden Applikationsmöglichkeiten kann der metallische Überzug auch über thermisches Spritzen aufgebracht werden. Für diese Fälle muss die chemische Vorbehandlung vor Applikation des Lackes bzw. Polymers an die Art des Überzuges angepasst sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1 Zugscherfestigkeit in MPa von erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Verbundblechen,
2 wie 1, jedoch zusätzlich mit unterschiedlichen haftungsverbessernden Vorbehandlungen und verschiedenen Kunststoffen als Zwischenschicht
3 1. Variante eines Verbundbleches mit hakenartigen Erhebungen der Deckbleche, welche mit dem jeweils gegenüberliegenden Deckblech in Verbindung stehen
4 2. Variante eines Verbundbleches mit in die Kunststoffzwischenschicht hineinragenden hakenartigen Erhebungen der Deckbleche
In 1 ist die Zugscherfestigkeit in MPa von erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Verbundblechen exemplarisch dargestellt.
Dargestellt ist der Einfluss der Nebenformelemente und einer Phosphatierung auf die Zugscherfestigkeit in MPa von Verbundblechen aus erfindungsgemäßem hochmanganhaltigem HSD^®-Stahl im Verbund mit kohlefaserverstärktem Polyamid 6 als Kunststoffzwischenschicht. 1 zeigt von links nach rechts: Verbundblech ohne Vorbehandlung, Verbundblech mit schichtbildender Phosphatierung, Verbundblech mit haken- bzw. zahnartigen Erhebungen und Verbundblech mit haken- bzw. zahnartigen Erhebungen mit zusätzlicher schichtbildender Phosphatierung. Hierzu wurden Bleche aus erfindungsgemäßem hochmanganhaltigem HSD^®-Stahl als Kaltband mit einer schichtbildenden Phosphatierung versehen, mit kohlefaserverstärktem Polyamid 6 zu Zugscherproben weiterverarbeitet und im Anschluss hinsichtlich der Zugscherfestigkeit geprüft. Aus der 1 geht klar hervor, dass sowohl durch die haken- bzw. zahnartigen Erhebungen als auch durch die schichtbildende Phosphatierung eine Haftungsverbesserung erzielt wird. Durch die Kombination aus schichtbildender Phosphatierung und der Ausbildung von haken- bzw. zahnartigen Erhebungen als Nebenformelmente wird die am besten ausgebildete Haftung des Kunststoffs an den Deckblechen erreicht.
Weitere Beispiele für verschiedene Vorbehandlungen mit haftungsverbessernden Eigenschaften von Stahlblech und verschiedenen Kunststoffen sind exemplarisch in 2 dargestellt.
Hierzu wurde ein erfindungsgemäßer hochmanganhaltiger HSD^®-Stahl als Kaltfeinblech mit den sauren chemischen Vorbehandlung und einer sauren chemischen Vorbehandlung mit Silanzusatz beschichtet. Eine Ausbildung von haken- bzw. zahnartigen Erhebungen als Nebenformelemente auf der Blechoberfläche wurde hierbei nicht realisiert. Anschließend wurden aus den beschichteten Blechen Zugscherproben im Verbund mit verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen gefertigt und diese hinsichtlich der resultierenden Zugscherfestigkeit geprüft.
Die in 2 gezeigten Verbesserungen der Haftfestigkeit beruhen aufgrund der nichtaufgebrachten haken- bzw. zahnartigen Erhebungen folglich nur auf der Vorbehandlung der Stahlblechoberfläche.
In 3 ist eine 1. Variante eines Verbundbleches mit hakenartigen Nebenformelementen der Deckbleche, welche mit dem jeweils gegenüberliegenden Deckblech in Verbindung stehen, dargestellt.
Das Verbundblech A besteht aus einem oberen Deckblech 1 und einem unteren Deckblech 2, die an den zugewandten Seiten der Oberfläche, als Erhebungen mechanisch aus den Deckblechen 1, 2 ausgearbeitete und geformte und zur gegenseitigen Verhakung geeignete Nebenformelemente 4, 5 aufweisen. Die Deckbleche 1, 2 sind mit einem hier nicht dargestellten Haftvermittler versehen, um eine gute Haftung der zwischen den Deckblechen 1, 2 angeordneten thermoplastischen Kunststoffzwischenschicht 3 an den Deckblechoberflächen sicherzustellen. Die aus den Deckblechen 1, 2 mechanisch ausgearbeiteten Nebenformelemente 4, 5 sind von ihrer ursprünglichen Höhe, also vor der Herstellung des Werkstoffverbundes, höher ausgebildet, als die vorgesehene Dicke der Kunststoffzwischenschicht 3 im fertigen Verbundblech A, wobei sich diese bei der Herstellung des Verbundbleches A mechanisch verformen, dabei verfestigen und sich an das gegenüberliegende Deckblech anlegen und so einen innigen elektrischen Kontakt zwischen den Deckblechen 1, 2 herstellen.

In einer 2. Variante eines Verbundbleches B zeigt 4 mit in die Kunststoffzwischenschicht 3 hineinragenden hakenartigen Nebenformelementen 4, 5 der Deckbleche 1, 2, welche sich gegeneinander verhaken. im Gegensatz zu den Nebenformelementen 4, 5 der 3, weisen bei dieser Variante die Nebenformelemente 4, 5 eine Höhe auf, die kleiner ist, als die Dicke der Kunststoffzwischenschicht 3. Das Verbundblech B ist dabei so hergestellt und mit einer solchen Anzahl von Nebenformelementen pro Flächeneinheit versehen, dass sich die Nebenformelemente 4, 5 bei der Herstellung des Verbundbleches B gegeneinander verhaken und so zum einen, einen elektrischen Kontakt zwischen den Deckblechen 1 und 2 und zum anderen eine Verhakung gegen Relativverschiebung der Deckbleche 1, 2 realisiert wird. Bezugszeichenliste

Nr.	Bezeichnung
A	1. Variante Verbundblech
B	2. Variante Verbundblech
1	oberes Deckblech
2	unteres Deckblech
3	thermoplastische Kunststoffzwischenschicht
4, 5	Nebenformelemente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004061284 A1 [0006]
DE 102012000658 A1 [0012]
JP 06-087079 A [0015]
DE 19901313 C1 [0016]

Claims

Gewichtsreduziertes, haftungsoptimiertes Stahl/Kunststoff/Stahl Verbundblech A, B mit hervorragender Eignung zum Widerstandsschweißen, insbesondere Widerstandspunktschweißen, bei dem zwischen zwei Deckblechen 1, 2 aus Stahl eine thermoplastische Kunststoffzwischenschicht 3 damit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbleche folgende Legierungszusammensetzung in Gew.-% aufweisen: C 0,04 bis ≤ 1,0, Al 0,05 bis < 4,0, Si 0,05 bis ≤ 6,0, Mn 9,0 bis < 18,0, Rest Eisen einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente und optionaler Zulegierung von Cr, Cu, Ti, Zr, V und Nb und die Deckbleche 1, 2 bei Verformung einen TRIP und/oder TWIP Effekt und die der Kunststoffzwischenschicht 3 zugewandten Seiten der Deckbleche 1, 2, aus dem Deckblech 1, 2 mechanisch ausgearbeitete und geformte und zur gegenseitigen Verhakung geeignete Nebenformelemente 4, 5, aufweisen, wobei diese durch die vorherige Formung eine Festigkeitssteigerung im Vergleich zum unbearbeiteten Deckblech 1, 2 erfahren haben und in ihrer Anzahl und Höhe so bemessen sind, dass die Nebenformelemente 4, 5 der Deckbleche 1, 2 sich gegeneinander oder mit dem gegenüberliegenden Deckblech 1, 2 verhaken und damit die Deckbleche 1, 2 gegen Relativverschiebung gesichert sind und dabei einen elektrischen Kontakt zwischen den Deckblechen 1, 2 bilden, die ein Widerstandsschweißen des Verbundblechs A, B ermöglichen.
Verbundblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Nebenformelemente 4, 5 größer ist als die halbe Dicke der Kunststoffzwischenschicht.
Verbundblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Nebenformelemente 4, 5 mindestens 60 bis 100% oder mehr als 100% der Dicke der Kunststoffzwischenschicht 3 beträgt.
Verbundblech nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Höhen der Nebenformelemente 4, 5 von mehr als 100% sich diese bei der Herstellung des Verbundbleches mechanisch verformen und sich an das gegenüberliegende Deckblech anlegen und so einen innigen elektrischen Kontakt zwischen den Deckblechen herstellen.
Verbundblech nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Deckbleche 1, 2 je Quadratzentimeter mindestens ein Nebenformelement 4, 5 aufweist.
Verbundblech nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für einen stoffschlüssigen Haftungsverbund zwischen Deckblechen 1, 2 und der Kunststoffzwischenschicht 3, die Deckbleche 1, 2 zumindest auf den mit dem Kunststoff in Kontakt tretenden Oberflächenbereichen mit einem Haftvermittler versehen sind.
Verbundblech nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler eine chemische Vorbehandlung, eine schichtbildende Phosphatierung, eine chemische Passivierung, ein polymerbasierter Haftvermittler, ein Coilcoating Lack oder eine Antifingerprintlackierung ist.
Verbundblech nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Kunststoffzwischenschicht 3 aus Polyetheretherketon, Polyphenylensulfid, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen oder Polyamiden besteht
Verbundblech nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffzwischenschicht 3 als extrudierte, geschäumte oder aufgespritzte Schicht oder als Folie auf die Deckbleche 1, 2 aufgebracht ist.
Verbundblech nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbleche 1, 2 mindestens auf einer der jeweiligen Außenseiten mit einem korrosionsschützenden metallischen Überzug versehen sind.
Verbundblech nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbleche 1, 2 jeweils beidseitig mit einem korrosionsschützenden metallischen Überzug versehen sind.
Verbundblech nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug aus Zink oder überwiegend aus Zink, aus Aluminium oder überwiegend aus Aluminium besteht.
Verbundblech nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug ein Schmelztauchüberzug oder elektrolytisch abgeschiedener Überzug ist oder ein durch thermisches Spritzen aufgebrachter Überzug ist.