DE102016201321A1

DE102016201321A1 - Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile

Info

Publication number: DE102016201321A1
Application number: DE102016201321.1A
Authority: DE
Inventors: Maik Hammer; Johann van Niekerk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-08-03
Also published as: CN108243610B; US10946485B2; US20180272475A1; CN108243610A; WO2017129474A1

Abstract

Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile (1, 2) mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Bauteils (1), welches eine konvexe Erhebung (1a) aufweist, – Bereitstellen eines zweiten Bauteils (2), welches ein Durchgangsloch (2a) aufweist, – Aneinanderlegen der beiden Bauteile (1, 2), so dass die konvexe Erhebung (1a) des ersten Bauteils (1) formschlüssig in das Durchgangsloch (2) ragt, – Verschweißen der beiden Bauteile (1, 2) entlang des Randes des Durchgangslochs (2) mittels einer Laserschweißvorrichtung (3), wobei das Verschweißen ohne die Verwendung eines Schweißzusatzmaterials erfolgt und die Laserschweißvorrichtung (3) während des Verschweißens der beiden Bauteile (1, 2) entlang des Randes des Durchgangslochs (2a) gepulst mehrfach ein- und ausgeschaltet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem zwei präzise relativ zueinander positionierte Bauteile qualitativ hochwertig miteinander verschweißt werden können, wobei das Schweißverfahren für Großserienanwendungen geeignet ist.
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 zweier Bauteile, wobei zunächst ein erstes Bauteil bereitgestellt wird, welches eine konvexe Erhebung aufweist. Die konvexe Erhebung kann beispielsweise durch eine Ausbeulung gebildet sein. Die Ausbeulung kann beispielsweise kugelkalottenförmige Form haben.
Ferner wird ein zweites Bauteil bereitgestellt, welches ein Durchgangsloch aufweist. Die konvexe Erhebung und das Durchgangsloch sind so aufeinander abgestimmt, dass die beiden Bauteile derart aneinandergelegt werden können, dass die konvexe Erhebung des ersten Bauteils formschlüssig in das Durchgangsloch des zweiten Bauteiles ragt, wodurch die beiden Bauteile relativ zueinander exakt positioniert werden können.
Das Durchgangsloch kann ein Kreisrundes Durchgangsloch sein. Alternativ dazu kann das Durchgangsloch auch als Langloch ausgebildet sein.
Anschließend werden die Bauteile entlang des Randes des Durchgangslochs miteinander verschweißt und zwar mittels einer Laserschweißvorrichtung. Dadurch ist ein berührungsloses Verschweißen der beiden Bauteile möglich, was ein Verschweißen auch in ungünstigen Montagesituationen, d. h. wenn wenig Montagraum zur Verfügung steht, möglich ist.
Das Verschweißen der beiden Bauteile erfolgt gemäß der Erfindung ohne die die Verwendung eines Schweißzusatzmaterials.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht ferner darin, dass das Verschweißen durch einen gepulsten Laserstrahl erfolgt. Der Laserstrahl wird also mehrfach ein- und ausgeschaltet. Durch einen derartigen gepulsten Laserstrahl lässt sich der Wärmeeintrag minimieren, wodurch die Gefahr der Entstehung von Poren bzw. Löchern minimiert wird. insgesamt lässt sich dadurch eine qualitativ sehr hochwertige Schweißverbindung zwischen den beiden Bauteilen herstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit insbesondere zum Verschweißen relativ dünner Blech geeignet wie sie z. B. im Fahrzeugkarosseriebau Verwendung finden. Dementsprechend kann es sich bei dem ersten und/oder dem zweiten Bauteil beispielsweise um ein Stahl- oder Aluminiumblech handeln. Insbesondere im Fahrzeugkarosseriebau ist das Verschweißen von Blechen mit einem gepulsten Laserstrahl ein neuartiges Verfahren.
Durch das gepulste Verschweißen der beiden Bauteile werden die Bauteile relativ zu einander fixiert.
Anschließend können die beiden Bauteile an weiteren Stellen punktuell miteinander verschweißt werden und/oder über eine Schweißnaht verschweißt werden, wodurch die beiden Bauteile dann „fest” miteinander verbunden werden. Da die beiden Bauteile relativ zueinander fixiert sind, kann beim „fest Verschweißen” der beiden Bauteile mit einem höheren Wärmeeintrag gearbeitet werden, da aufgrund der Fixierung die Gefahr eines Bauteilverzugs bzw. eines Verrutschens der Bauteile nicht mehr besteht.
Denkbar ist also, dass die beiden Bauteile an mehreren derartigen „Verbindungsstellen” miteinander verbunden sind, insbesondere durch Schweißverbindungen. Unter „Verbindungsstellen” wird in diesem Zusammenhang (wie oben beschrieben) eine in einem der beiden Bauteile vorgesehene konvexe Erhebung bzw. Ausbeulung verstanden, die in ein in dem anderen der beiden Bauteile vorgesehenes Durchgangsloch, das als kreisrundes Loch oder als Langloch ausgebildet sein kann, ragt.
Entlang des Durchgangslochs können mehrere voneinander beabstandete Schweißpunkte mittels der Laserschweißvorrichtung erzeugt werden. Alternativ dazu kann mittels des von der Laserschweißvorrichtung erzeugten gepulsten Laserstrahls entlang des Durchgangslochs auch eine geschlossene Schweißnaht erzeugt werden, d. h. die beiden Bauteile können entlang des gesamten Randes des Durchgangslochs miteinander verschweißt werden.
Die Erfindung ist insbesondere im Fahrzeugkarosseriebau einsetzbar. Dementsprechend kann es sich bei dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil jeweils um Blechbauteile handeln. Beispielsweise kann das erste bzw. zweite Bauteil ein Stahl- oder Aluminiumblechbauteil, insbesondere ein Stahl- oder Aluminiumblechbauteil für eine herzustellende Fahrzeugkarosserie sein.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt das Grundprinzip der Erfindung. 1 zeigt ein erstes Blechbauteil 1, welches eine konvexe bzw. kugelkalottenförmige Erhebung 1a aufweist. Auf das erste Blechbauteil 1 ist ein zweites Blechbauteil 2 aufgebracht, das ein Durchgangsloch 2a aufweist. Die konvexe Erhebung 1a und das Durchgangsloch 2a sind so dimensioniert, dass die konvexe Erhebung 1a formschlüssig in das Durchgangsloch 2a eingreift.
Mittels einer beabstandet von den beiden Blechbauteilen 1, 2 angeordneten Laserschweißvorrichtung 3 wird ein gepulster Laserstrahl 4 erzeugt. Mittels des gepulsten Laserstrahls 4 werden die beiden Blechbauteile 1, 2 entlang des Randes des Durchgangslochs 2a miteinander verschweißt. Mittels der Laserschweißvorrichtung können entlang des Randes des Durchgangslochs 2a mehrere voneinander beabstandete Schweißpunkte oder eine umlaufende Schweißnaht 5 erzeugt werden, wodurch die beiden Blechbauteile 1, 2 stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Vorzugsweise erfolgt das Verschweißen ohne die Verwendung eines Schweißzusatzmaterials. Zusätzlich zu der Verschweißung entlang des Randes des Lochs 2a sind die beiden Blechbauteile 1, 2 im Randbereich des Blechbauteils 2 über Schweißpunkte 6, 7 miteinander verbunden.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Blechbauteile an zwei Verbindungsstellen 8a, 8b miteinander verschweißt sind. Die Verbindungsstelle 8a ist entsprechend 1 ausgebildet. Bei der weiteren Verbindungsstelle 8b ist das Durchgangsloch als Langloch 2a' ausgebildet, in das eine weitere Erhebung 1a' formschlüssig ragt. An den beiden Verbindungstellen sind die beiden Blechbauteile durch Schweißpunkte 5', die entlang des Randes der Druchgangslöcher vorgesehen sind, miteinander verschweißt. Anstatt über Schweißpunkte könnten die beiden Blechbauteile an den Druchgangslöchern auch durch Schweißnähte miteinander verschweißt sein.

Claims

Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile (1, 2) mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Bauteils (1), welches eine konvexe Erhebung (1a) aufweist, – Bereitstellen eines zweiten Bauteils (2), welches ein Durchgangsloch (2a) aufweist, – Aneinanderlegen der beiden Bauteile (1, 2), so dass die konvexe Erhebung (1a) des ersten Bauteils (1) formschlüssig in das Durchgangsloch (2) ragt, – Verschweißen der beiden Bauteile (1, 2) entlang des Randes des Durchgangslochs (2) mittels einer Laserschweißvorrichtung (3), wobei das Verschweißen ohne die Verwendung eines Schweißzusatzmaterials erfolgt und die Laserschweißvorrichtung (3) während des Verschweißens der beiden Bauteile (1, 2) entlang des Randes des Durchgangslochs (2a) gepulst mehrfach ein- und ausgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Durchgangslochs (2a) mehrere voneinander beabstandete Schweißpunkte erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Durchgangslochs eine geschlossene Schweißnaht (5) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Bauteil (1) und/oder dem zweiten Bauteil (2) um ein Blechbauteil handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Bauteil (1) und/oder bei dem zweiten Bauteil (2) um Stahl- oder Aluminiumblechbauteil handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Bauteil (1) und/oder bei dem zweiten Bauteil (2) um ein Fahrzeugkarosseriebauteil handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 2) an mehreren Verbindungsstellen (8a, 8b) miteinander verschweißt sind, wobei die einzelnen Verbindungsstellen (8a, 8b) jeweils durch eine in einem der beiden Bauteile (1, 2) vorgesehene Erhebung oder Ausbuchtung (1a), welche in ein in dem anderen der beiden Bauteile (1, 2) vorgesehenes Durchgangsloch (2a) ragt, insbesondere formschlüssig ragt, gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (2a) ein kreisrundes Loch (2a) oder ein Langloch (2a') ist.