DE102016200646A1

DE102016200646A1 - Verfahren zum Verschweißen eines bolzenartigen Bauteils mit einem Basisbauteil

Info

Publication number: DE102016200646A1
Application number: DE102016200646.0A
Authority: DE
Inventors: Maik Hammer; Johann van Niekerk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: DE102016200646B4

Abstract

Verfahren zum Verschweißen eines bolzenartigen Bauteils (3) mit einem Basisbauteil (1), mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Basisbauteils (1), insbesondere eines Blechbauteils, welches ein Durchgangsloch (2) aufweist, – Bereitstellen eines bolzenartigen Bauteils (3) und Einführen des bolzenartigen Bauteils (3) in das Durchgangsloch (2), derart, dass ein im Wesentlichen zylindrischer Abschnitt (3a) des bolzenartigen Bauteils (3) aus dem Durchgangsloch (2) heraussteht, – Verschweißen des bolzenartigen Bauteils (3) mit dem Basisbauteil (1) von einer dem herausstehenden zylindrischen Abschnitt (3a) abgewandten Seite her, derart, dass mittels eines Laserschweißgeräts (4) Material des bolzenartigen Bauteils (3) und/oder des Basisbauteils (1) entlang einer geschlossenen Ringlinie, insbesondere entlang des gesamten Randes des Durchgangsochs (2), aufgeschmolzen wird, so dass das bolzenartige Bauteil (3) fluiddicht mit dem Basisbauteil (1) verbunden wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen eines bolzenartigen Bauteils mit einem Basisbauteil gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Im Fahrzeugkarosseriebau müssen eine Vielzahl von Bolzen (z. B. Massebolzen, Gewindebolzen, etc.) mit anderen Bauteilen (z. B. Karosserieblechbauteilen) verschweißt werden. Ein gängiges Verfahren zum Balzenschweißen ist das Hubzündungsschweißen. Hubzündungsschweißen setzt voraus, dass um den Bolzen herum relativ viel Platz zur Verfügung steht und hat den Nachteil, dass im Hubzündungsschweißverfahren hergestellte Schweißverbindungen relativ korrosionsanfällig sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Schweißverfahren anzugeben, mit dem bolzenartige Bauteile in hoher Qualität auch bei beengten Bauraumverhältnissen mit einem anderen Bauteil verschweißbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verschweißen eines bolzenartigen Bauteils mit einem Basisbauteil. Der Begriff „Basisbauteil” ist keinesfalls beschränkend, sondern ganz allgemein zu verstehen. Bei dem Basisbauteil kann es sich beispielsweise um ein Blechbauteil, insbesondere um ein Stahl- oder Aluminiumblechbauteil handeln. Das Basisbauteil weist ein Durchgangsloch auf. Vor dem Verschweißen des bolzenartigen Bauteils mit dem Basisbauteil wird das bolzenartige Bauteil in das Durchgangsloch eingeführt und zwar derart, dass ein im Wesentlichen zylindrischer Abschnitt des bolzenartigen Bauteils aus dem Durchgangsloch heraussteht. Es kann vorgesehen sein, dass der zylindrische Abschnitt des bolzenartigen Bauteils ein Funktionselement bzw. einen Funktionsabschnitt bildet. Beispielsweise kann der zylindrische Abschnitt mit einem Außengewinde oder mit einem Innengewinde versehen sein, über das ein weiteres Bauteil anschraubbar ist.
Ein Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass das bolzenartige Bauteil von einer dem herausstehenden zylindrischen Abschnitt abgewandten Seite her mit dem Basisbauteil verschweißt wird und zwar derart, dass mittels eines Laserschweißgeräts Material des bolzenartigen Bauteils und/oder des Basisbauteils entlang einer geschlossenen Ringlinie, insbesondere entlang des gesamten Randes des Durchgangslochs, aufgeschmolzen wird, so dass das bolzenartige Bauteil mit dem Basisbauteil fluiddicht verbunden ist. Gemäß der Erfindung wird das bolzenartige Bauteil also von einer „Rückseite” her, d. h. von der dem zylindrischen Abschnitt abgewandten Seite her, mit dem Basisbauteil verschweißt, was ein Verschweißen auch bei beengten Bauraumverhältnissen ermöglicht.
Bei manchen Fahrzeugen ist im linken und rechten Dachbereich eine durch eine Kunststoffabdeckung abgedeckte, sich über die gesamte Dachlänge erstreckende rinnenartige Vertiefung vorgesehen, in der Befestigungselemente zum Fixieren eines Dachträgers angeordnet sind. Aus Designgründen sollte die rinnenartige Vertiefung so schmal wie möglich sein, was ein Anschweißen von Befestigungselementen von oben her erschwert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein bolzenartiges Bauteil von unten her durch ein in der rinnenartigen Vertiefung vorgesehenes Durchgangsloch eingeführt und von unten her mit dem Dach bzw. der rinnenartigen Vertiefung verschweißt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verschweißen ohne Schweißzusatzmittel, d. h. zusatzmittelfrei erfolgt. Während des Verschweißens wird also ausschließlich Material des bolzenartigen Bauteils und/oder des Basisbauteils aufgeschmolzen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird ein bolzenartiges Bauteil verwendet, welches einen das Durchgangsloch radial überkragenden, d. h. radial von dem zylindrischen Abschnitt abstehenden Rand aufweist. Das bolzenartige Bauteil wird soweit in das Durchgangsloch eingeführt, dass der radial abstehende Rand des bolzenartigen Bauteils an dem Basisbauteil anliegt. Beim Verschweißen wird Material des Randes des bolzenartigen Bauteils aufgeschmolzen, wodurch sich eine umlaufende, geschlossene Kehlnaht zwischen den bolzenartigen Bauteil bzw. dem Rand des bolzenartigen Bauteils und dem Basisbauteil ergibt.
Sofern das bolzenartige Bauteil keine derartigen radial abstehenden Rand aufweist, kann Material des bolzenartigen Bauteils und des Basisbauteils entsprechend einer umlaufenden V-Naht aufgeschmolzen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung; und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
1 zeigt ein Bauteil, das im Folgenden als Basisbauteil 1 bezeichnet wird. Bei dem Basisbauteil 1 kann es sich beispielsweise um ein Stahl- oder Aluminiumblechbauteil handeln. In dem Basisbauteil 1 ist ein Durchgangsloch 2 vorgesehen. In das Durchgangsloch 2 ist ein bolzenartiges Bauteil 3 eingeführt, das einen aus dem Durchgangsloch 2 herausstehenden zylindrischen Abschnitt 3a, der hier mit einem Außengewinde versehen ist, aufweist und einen pilzartigen Kopf 3b. Der pilzartige Kopf 3b weist einen das Durchgangsloch radial überkragenden Rand auf. Der Rand steht also radial von den kreiszylindrischen Abschnitt 3a ab.
Mittels einer Laserschweißeinrichtung 4, welche einen gepulsten Laserstrahl 5 erzeugt, wird eine umlaufende, fluiddichte Schweißnaht zwischen dem radial abstehenden Rand des bolzenartigen Bauteils 3 und dem Bauteil 1 erzeugt. Dabei wird ohne Zusatzmaterial gearbeitet. Beim Verschweißen wird also ausschließlich Material des radial abstehenden Randes des bolzenartigen Bauteils 3 und/oder Material des Bauteils 1 aufgeschmolzen. Dabei wird eine umlaufende, fluiddichte Schweißnaht erzeugt.
Im Unterschied zu anderen Schweißverfahren, wie etwa dem Hubzündungsschweißen kann das Laserschweißen auch angewandt werden, wenn nur sehr wenig Bauraum bzw. Montageraum zur Verfügung steht.
Beim Ausführungsbeispiel der 2 wird in das Durchgangsloch 2 des Bauteils 1 ein anderes bolzenartiges Bauteil 3 eingeführt. Das bolzenartige Bauteil 3 weist ebenfalls einen aus dem Durchgangsloch 2 herausstehenden kreiszylindrischen Abschnitt 3a auf. Eine Stirnseite des in 2 gezeigten bolzenartigen Bauteils 3 ist eben und kreiszylindrisch. Das bolzenartige Bauteil 3 ist hier so positioniert, dass eine Stirnseite 3c des bolzenartigen Bauteils in einer Ebene mit einer Unterseite 1 des Bauteils 1 liegt. Die Stirnseite 3c steht also nicht über die Unterseite 1a vor. Hier wird mittels der Laserschweißeinrichtung 4 ebenfalls ein gepulster Laserstrahl erzeugt. Mittels des Laserstrahls 5 wird eine umlaufende fluiddichte Schweißnaht 6 in der Art einer V-Naht erzeugt, wobei ebenfalls Material des bolzenartigen Bauteils 3 und/oder Material des Bauteils 1 aufgeschmolzen wird.

Claims

Verfahren zum Verschweißen eines bolzenartigen Bauteils (3) mit einem Basisbauteil (1), mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Basisbauteils (1), insbesondere eines Blechbauteils, welches ein Durchgangsloch (2) aufweist, – Bereitstellen eines bolzenartigen Bauteils (3) und Einführen des bolzenartigen Bauteils (3) in das Durchgangsloch (2), derart, dass ein im Wesentlichen zylindrischer Abschnitt (3a) des bolzenartigen Bauteils (3) aus dem Durchgangsloch (2) heraussteht, – Verschweißen des bolzenartigen Bauteils (3) mit dem Basisbauteil (1) von einer dem herausstehenden zylindrischen Abschnitt (3a) abgewandten Seite her, derart, dass mittels eines Laserschweißgeräts (4) Material des bolzenartigen Bauteils (3) und/oder des Basisbauteils (1) entlang einer geschlossenen Ringlinie, insbesondere entlang des gesamten Randes des Durchgangslochs (2), aufgeschmolzen wird, so dass das bolzenartige Bauteil (3) fluiddicht mit dem Basisbauteil (1) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen zusatzmittelfrei erfolgt, wobei ausschließlich Material des bolzenartigen Bauteils (3) und/oder des Basisbauteils (1) aufgeschmolzen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bolzenartige Bauteil (3) einen das Durchgangsloch (2) radial überkragenden Rand aufweist und soweit in das Durchgangsloch (2) eingeführt wird, dass der Rand des bolzenartigen Bauteils (3) an dem Basisbauteil (1) anliegt, wobei beim Verschweißen Material des Randes des bolzenartigen Bauteils (3) aufgeschmolzen wird, wodurch sich eine umlaufende, geschlossene, fluiddichte Kehlnaht ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt ein Außengewinde oder ein Innengewinde aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bolzenartige Bauteil (3) aus Stahl oder Aluminium besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisbauteil (1) aus Stahl oder Aluminium besteht.