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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten einer Bauteilverbindung sowie eine Komponente, insbesondere eine Kraftfahrzeugkomponente wie ein Karosseriebauteil.
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Wenn Bleche überlappend verbunden werden, stellt der Überlappungsbereich einen kritischen Punkt dar, da dieser aus Korrosionsgründen in der Regel aufwendig, beispielsweise von Hand, abgedichtet werden muss. Ein typischerweise verwendeter Werkstoff hierfür ist oftmals PVC (Polyvinylchlorid). Die
DE 32 38 651 A1 offenbart in diesem Zusammenhang ein Verfahren zum Herstellen einer dichten Falzverbindung, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Karosserieteilen, mittels eines durch Wärmezufuhr gelier- und/oder härtbaren Bördelnahtklebers im Falzspalt und mittels einer diesem vorgeschalteten Dichtung, wobei als Dichtung eine Raupe aus gelier- und/oder härtbarem Material an einer Schnittkante der Falzverbindung aufgebracht wird, wobei im Anschluss Wärmebehandlungen erfolgen. Derartige Verfahren sind allerdings aufwendig. Zudem hat sich gezeigt, dass, gerade bei dynamischen Belastungen, oftmals keine dauerhafte Dichtigkeit gegeben ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Abdichten einer Bauteilverbindung sowie eine Komponente anzugeben, wobei die bekannten Ansätze, bei steigender Qualität, vereinfacht werden sollen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Komponente gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Abdichten einer Bauteilverbindung die Schritte:
- - Bereitstellen zumindest eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils, wobei das erste Bauteil eine erste Kontaktfläche aufweist und wobei das zweite Bauteil eine zweite Kontaktfläche aufweist;
- - Anordnen eines Zusatzwerkstoffs zumindest bereichsweise an zumindest einer der Kontaktflächen zum Formen einer Dichtfläche oder zumindest einer Dichtfläche, wenn an mehreren Stellen oder Bereichen Zusatzwerkstoff vorgesehen wird;
- - Anordnen der Kontaktflächen aneinander zum Formen eines Überlappungsbereichs bzw. wobei ein Überlappungsbereich gebildet wird;
- - Einbringen, insbesondere flächiges und/oder segmentweises Einbringen, von Energie in den Überlappungsbereich zum Auf- und/oder Anschmelzen des Zusatzwerkstoffs.
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Mit Vorteil wird der Überlappungsbereich der Bauteile über den Zusatzwerkstoff, welcher zwischen den beiden Bauteilen aufgeschmolzen wird, abgedichtet. Mit Vorteil wird der Zusatzwerkstoff an zumindest einer der Kontaktflächen angeordnet, bevor die beiden Bauteile gefügt werden. Über die Anbringung des Zusatzwerkstoffs kann so gezielt die spätere Dichtfläche platziert werden. Ein nachträgliches Abdichten der Bauteilverbindung ist nicht notwendig. Da der Zusatzwerkstoff zudem im Überlappungsbereich angeordnet ist, entsteht ein sehr sauberes Erscheinungsbild. Der Energieeintrag erfolgt zweckmäßigerweise über zumindest eines der Bauteile und hierbei bevorzugt insbesondere flächig und/oder segmentweise.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bauteile zumindest im Bereich der Dichtfläche beschichtet. Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Einbringen der Energie derart, dass nur die Beschichtungen mit dem Zusatzwerkstoff eine Verbindung eingehen.
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Nach dem Fügen der Bauteile zueinander wird der Zusatzwerkstoff zum Schmelzen gebracht. Die Aufschmelztemperatur des Zusatzwerkstoffs liegt zweckmäßigerweise zwischen dem Schmelzpunkt des Beschichtungswerkstoffs der Bauteile sowie dem Grundwerkstoff der Bauteile. Der Zusatzwerkstoff formt mit dem Beschichtungswerkstoff zweckmäßigerweise eine stabile und dichte Verbindung. Besonders bevorzugt wird durch das vorgeschlagene Verfahren auch die Festigkeit bzw. Steifigkeit der Bauteilverbindung, beispielsweise gegenüber der Verwendung von PVC-Materialien zur Abdichtung, erhöht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bauteile beschichtete, insbesondere verzinkte, Bleche, insbesondere Stahlbleche. Gemäß einer Ausführungsform sind die Bauteile bevorzugt verzinkte und/oder platierte, beispielsweise miteinander verwalzte/beschichtete Werkstoffe/Bleche, bevorzugt Stahlbleche. Der Beschichtungswerkstoff ist also zweckmäßigerweise Zink, insbesondere eine Zinklegierung, während der Grundwerkstoff zweckmäßigerweise ein Stahlwerkstoff ist. Die Qualität der Abdichtung ist dabei zweckmäßigerweise vollkommen unabhängig von der Qualität des Grundwerkstoffs des Bauteils, vorliegend also bevorzugt insbesondere von der Stahlgüte. Dies liegt insbesondere an der Verfahrensführung, welche zweckmäßigerweise so eingestellt ist, dass der Zusatzwerkstoff nur mit dem Beschichtungswerkstoff zusammenwirkt.
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Gemäß bevorzugter Ausführungsformen liegt die nominale Beschichtungsdicke, bevorzugt insbesondere eine Dicke der Zinkschicht, in einem Bereich von 5 bis 20 µm.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zusatzwerkstoff ein Lotwerkstoff, insbesondere ein Messinglotwerkstoff. Dieser ist hinsichtlich seiner Schmelztemperatur optimal zur Verbindung bzw. insbesondere Abdichtung verzinkter Stahlbleche geeignet.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Erwärmen des Überlappungsbereichs gezielt im Bereich der Dichtfläche.
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Mit Vorteil erfolgt durch ein flächiges (oder segmentweises) Einbringen von Energie, insbesondere in Form von Wärme, in den Überlappungsbereich das Auf- und/oder Anschmelzen des Zusatzwerkstoffs. Mit anderen Worten wird also die Energie, insbesondere die Wärme oder Temperatur, welche zum Auf- und/oder Anschmelzen des Zusatzwerkstoffs benötigt wird, mittelbar über den Überlappungsbereich eingebracht. Dies kann bedeuten, dass entweder über das erste Bauteil oder das zweite Bauteil die Energie in den Überlappungsbereich eingebracht wird. Alternativ kann auch über beide Bauteile die Energie eingebracht werden. Hinsichtlich der Zugänglichkeit ist in der Regel das Einbringen lediglich mittelbar über ein Bauteil zu bevorzugen. Gemäß einer besonders bevorzugten Variante wird der Überlappungsbereich nur gezielt im Bereich der Dichtfläche erwärmt bzw. erfolgt der Energieeintrag nur dort. Gemäß einer Ausführungsform ist der gesamte Überlappungsbereich als Dichtfläche ausgebildet. Alternativ sind nur Bereiche oder Abschnitte des Überlappungsbereichs als Dichtfläche ausgebildet, beispielsweise die Randbereiche. Gemäß einer Ausführungsform sind im Überlappungsbereich mehrere Dichtflächen angeordnet. Das gezielte Einbringen der Wärme unmittelbar im Bereich der Dichtfläche(n) ermöglicht Vorteile hinsichtlich Prozesszeit und Kosten.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Einbringen der Wärme in den Überlappungsbereich über das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil.
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Wie bereits erwähnt, kann es vorteilhaft sein, wenn lediglich über eines der Bauteile, insbesondere über eines der Bleche, die Wärme eingebracht wird bzw. der Energieeintrag erfolgt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Verwenden einer Formelektrode zum Einbringen der Wärme, wobei eine Geometrie der Formelektrode bevorzugt einer Geometrie der Dichtfläche entspricht.
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Zweckmäßigerweise ist über die Formelektrode ein sehr gezieltes Einbringen der Energie möglich. Hierbei fließt zwischen der Elektrode und der Bauteilverbindung ein Strom. Die Stromstärke wird so gewählt, dass der Zusatzwerkstoff im Überlappungsbereich aufschmilzt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Bereitstellen des Zusatzwerkstoffs als schnur-, band- oder streifenförmiges Material.
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Die vorgenannten Ausführungsformen des Zusatzwerkstoffs eignen sich besonders gut, um diesen, beispielsweise auch automatisiert, an einem der Bauteile anzuordnen. Mit Vorteil ist also das gesamte Verfahren gut automatisierbar. Der schnur-, band- und/oder bevorzugt streifenförmige (Form-)Abschnitt des Zusatzwerkstoffs wird im Bereich des späteren Überlappungsbereichs bzw. dort wo eine Dichtfläche gebildet werden soll, auf einem Bauteil angeordnet. Alternativ kann auch auf beiden Bauteilen jeweils Zusatzwerkstoff angeordnet werden. Bevorzugt ist allerdings die Anordnung auf nur einem Bauteil.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Stoffschlüssiges Anordnen des Zusatzwerkstoffs/Lotwerkstoffs an der jeweiligen Kontaktfläche zum Positionieren/Fixieren, insbesondere mittels Punktschweißen.
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Zweckmäßigerweise wird der Zusatzwerkstoff, insbesondere beispielsweise das Messinglot, wobei dieses bevorzugt schnur-, band-, draht- oder streifenförmig vorliegt, auf einem der beiden Bauteile im jeweiligen Kontaktbereich fixiert, insbesondere vorfixiert, wobei hierbei beispielsweise eine Mikroschweißung zum Einsatz kommen kann. Zum Positionieren des Lotwerkstoffs und/oder zum Abgrenzen der Dichtfläche kann auch eine Prägefläche im Bauteil vorgesehen werden.
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Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren auch den Schritt:
- - Einbringen einer Positioniergeometrie an der jeweiligen Kontaktfläche zum Positionieren und/oder Ausrichten und/oder Fixieren des Lotwerkstoffs.
Auch dadurch kann das gesamte Erscheinungsbild der Bauteilverbindung verbessert werden. Zudem können derartige Präge- oder Positioniergeometrien für die Automatisierung des Verfahrens verwendet werden.
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Die Erfindung richtet sich auch auf eine Komponente, insbesondere auf ein Karosseriebauteil, welches eine Bauteilverbindung umfasst, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Karosseriebauteile der in Rede stehenden Art sind insbesondere Karosseriebauteile für Personenkraftwagen, Krafträder, aber auch Nutzfahrzeuge. Im Heckbereich von Kraftfahrzeugen sind beispielsweise derartige Bauteilverbindungen, insbesondere beispielsweise im Heckbereich von Fahrzeugen, vorgesehen. Typische Bauteilverbindungen können auch Falzverbindungen sein, welche ebenfalls mit Vorteil nach dem vorgeschlagenen Verfahren abgedichtet werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Bauteil und das zweite Bauteil im Überlappungsbereich zumindest bereichs- oder stellenweise form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig aneinander befestigt. Mit Vorteil kann durch das Verfahren der Überlappungsbereich abgedichtet werden. Hinzu kommt, dass über den Zusatzwerkstoff auch eine Versteifung bzw. Verfestigung des Überlappungsbereichs erreicht wird. Die eigentliche Befestigung der zwei Bauteile bzw. der zumindest zwei Bauteile aneinander erfolgt gemäß einer Ausführungsform über eine form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Befestigung, beispielsweise mittels Schraubverbindungen oder bevorzugt mittels stoffschlüssiger Verbindungen wie Kleben oder bevorzugt Schweißen. Dies schließt nicht aus, dass bestimmte Überlappungsbereiche auch ohne eine derartige Befestigung zueinander ausgebildet werden können und sozusagen lediglich über den Zusatzwerkstoff zueinander gehalten werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen von Komponenten zur Veranschaulichung des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Ansicht zweier Bauteile vor dem Verbinden;
- 2: die aus der 1 bekannten Bauteile während des Verbindens;
- 3: eine schematische Ansicht zur Darstellung des Energieeintrags über eine Formelektrode;
- 4: zwei schematische Ansichten von Ausführungsformen von Komponenten.
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1 zeigt in einer skizzenhaften Darstellung ein erstes Bauteil 10 sowie ein zweites Bauteil 20. Beide Bauteile 10 und 20 weisen jeweils eine erste Kontaktfläche 12 und eine zweite Kontaktfläche 22 auf. In der rechten Bildhälfte ist ein Zusatzwerkstoff, beispielsweise ein Lotband, dargestellt. Der Zusatzwerkstoff 30 wird nun auf dem zweiten Bauteil 20, insbesondere auf dessen zweiter Kontaktfläche 22, angeordnet, vgl. diesbezüglich die 2.
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2 zeigt die aus der 1 bekannte Skizze, wobei der Zusatzwerkstoff 30 auf der zweiten Kontaktfläche 22 des zweiten Bauteils 20 angeordnet ist und dort eine Dichtfläche 26 bildet. Im vorliegenden Beispiel ist der Zusatzwerkstoff 30 bzw. das Lotband genauso groß wie die zweite Kontaktfläche 22. Dies muss allerdings nicht zwingend der Fall sein. In der rechten Bildhälfte ist schematisch dargestellt, wie über ein Mittel zum Einbringen von Energie 40 in der Überlappungsbereich 24 der Zusatzwerkstoff 30, vorliegend mittelbar über das erste Bauteil 10, auf- und/oder angeschmolzen wird, wobei das Auf- und/oder Anschmelzen vorliegend insbesondere durch ein Erwärmen des ersten Bauteils 10 erfolgt.
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3 zeigt schematisch ein Mittel zum Einbringen von Energie 40, vorliegend insbesondere einer Formelektrode 42. Schematisch dargestellt ist, dass die Formelektrode 42 zweckmäßigerweise der Form eines Überlappungsbereichs 24 eines ersten Bauteils 10 sowie eines zweiten Bauteils 20 folgt. Wie aus den 1 und 2 bekannt, ist ein Zusatzwerkstoff 30 zwischen einer ersten Kontaktfläche 12 und einer zweiten Kontaktfläche 22 angeordnet. Über die Formelektrode 42 erfolgt mit Vorteil das Auf- und/oder Anschmelzen des Zusatzwerkstoffs 30.
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4 zeigt in seiner linken Bildhälfte skizzenhaft ein erstes Bauteil 10, insbesondere beispielsweise ein Stahlblech, sowie, gestrichelt umrandet, ein zweites Bauteil 20, ebenfalls beispielsweise ein Stahlblech. Das erste Bauteil 10 ist um das zweite Bauteil 20 herum geklappt, wodurch ein Überlappungsbereich 24 gebildet ist. Ein Bereich des Überlappungsbereichs 24 ist als Dichtfläche 26 ausgebildet. Mit anderen Worten ist also dort ein Zusatzwerkstoff 30 angeordnet. Mit dem Bezugszeichen 28 sind zwei Schweißpunkte skizziert, über welche eine Befestigung der Bauteile 10 und 20 zueinander erfolgt. In der rechten Bildhälfte ist eine Schnittansicht schematisch herausgegriffen, wie in der linken Bildhälfte skizziert. Zu erkennen ist hier das Umklappen des ersten Bauteils 10, wodurch der Überlappungsbereich 24 gebildet ist. Zu erkennen ist, dass im Überlappungsbereich 24 der Zusatzwerkstoff 30 angeordnet ist und dort die Dichtfläche 26 bildet. Zumindest schematisch ist zu erkennen, dass die Dichtfläche 26 nicht vollflächig über den Überlappungsbereich 24 ausgebildet ist, sondern lediglich im Randbereich. Alternativ können auch mehrere derartige Lotwerkstoffe bzw. Abschnitte von Lotwerkstoffen verteilt im Überlappungsbereich 24 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erstes Bauteil
- 12
- erste Kontaktfläche
- 20
- zweites Bauteil
- 22
- zweite Kontaktfläche
- 24
- Überlappungsbereich
- 26
- Dichtfläche
- 28
- Schweißpunkt
- 30
- Zusatzwerkstoff, Lotwerkstoff, Lotband
- 40
- Mittel zum Einbringen von Energie
- 42
- Formelektrode
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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