DE10257263A1

DE10257263A1 - Verfahren zum endseitigen Verbinden von Leichtmetallprofilen durch Gießen

Info

Publication number: DE10257263A1
Application number: DE2002157263
Authority: DE
Inventors: Klaus-Jürgen Beiersdorf; Muamer Hot
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-07
Filing date: 2002-12-07
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-12-08
Also published as: DE10257263B4

Abstract

Die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum endseitigen Verbinden von Leichtmetallprofilen durch Gießen anzugeben, wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die zu verbindenden Endbereiche der Profile vor dem eigentlichen Gießvorgang eine derartige Vorbehandlung erfahren, dass infolge des Umgießens derselben mit Gießmaterial eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gießmaterial und den zu verbindenden Endbereichen der Profile realisiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum endseitigen Verbinden von Leichtmetallprofilen durch Gießen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Praxis, insbesondere der Kraftfahrzeug herstellenden Industrie, ist es bekannt, Strangpreßprofile und gegossene Knoten separat herzustellen und anschließend in einer geeigneten Vorrichtung miteinander zu verbundenen Bauteilen, wie Rahmenelementen, zu verschweißen.

Ferner ist aus der DE 42 42 896 C2 ein Verfahren zum endseitigen Angießen eines Gußteils an ein Hohlprofil bekannt, wobei das Hohlprofil endseitig in eine Gußform lagedefiniert eingelegt, die Gußform geschlossen, die endseitige Öffnung des Hohlprofils gegen das Eindringen von Gießmaterial dichtend verschlossen, das flüssige Gießmaterial in den verbleibenden freien Raum der Gußform eingebracht und dabei das Hohlprofil zumindest endseitig formschlüssig umgossen wird. Um einen hohen Formschluß zu erzielen, wird des Weiteren vorgeschlagen, das Hohlprofil während des Gießens des Gußteils zu kühlen. Um eine noch höhere Haltekraft (Formschluß) zu erzielen, sind die Profile in ihrem Endbereich mit Kerben, Bohrungen, Hinterschneidungen und/oder Aufweitungen versehen.

Ein vergleichbares Verfahren wird gem. der DE 196 42 833 C2 zur Herstellung eines Vorderwandrahmes angewendet, wobei langgestreckte Gußteile, wie A-Säulen, mit Querträgern in Form von Strangpreßprofilen endseitig umgossen werden, wodurch ebenfalls ein Formschluß realisiert wird.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum endseitigen Verbinden von Leichtmetallprofilen durch Gießen anzugeben, wobei besonderes Augenmerk auf die zu schaffenden Fügestellen zu legen ist, welche insbesondere geeignet sein sollen, höhere Kräfte zu übertragen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die zu verbindenden Endbereiche der Profile vor dem eigentlichen Gießvorgang eine derartige Vorbehandlung erfahren, dass infolge des Umgießens derselben mit Gießmaterial eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gießmaterial und den zu verbindenden Endbereichen der Profile realisiert wird.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens umfaßt die Vorbehandlung der zu verbindenden Endbereiche der Profile die Entfernung oder Verhinderung einer Oxidschicht auf der Oberfläche derselben. In Fortbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Vorbehandlung der zu verbindenden Endbereiche der Profile eine chemische Behandlung mit einem an sich bekannten Beizmittel umfaßt, mit welchem die betreffenden Oberflächen benetzt werden. Als Beizmittel kann dabei eine an sich bekannte Lötpaste oder ein an sich bekanntes Flußmittel Verwendung finden. Demgegenüber wird des Weiteren vorgeschlagen, dass die Vorbehandlung der zu verbindenden Endbereiche der Profile eine galvanische Beschichtung der Oberfläche derselben vorsieht, wobei als galvanische Beschichtung Zink oder Zinn verwendet werden kann. Fernerhin wird vorgeschlagen, dass die Leichtmetallprofile vor dem eigentlichen Gießvorgang vorgewärmt werden.

Wie die Erfindung weiter vorsieht, kommen als Leichtmetallprofile im Querschnitt geschlossene Profile und/oder offene und/oder geschlossene Hohlprofile zu Anwendung. Schließlich wird als erfindungsgemäß angesehen, dass der vorhandene Hohlraum der im Querschnitt offenen oder geschlossenen Hohlprofile im Verbindungsbereich derselben vor dem eigentlichen Gießvorgang mittels eines Stopfens aus selbstaushärtenden Metallschaum ausgefüllt wird, der seinerseits während des Gießvorganges angeschmolzen wird und eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gießmaterial eingeht. Wie die Erfindung noch vorsieht, wird für die Werkstoffkombination aus den gewählten Leichtmetallprofilen, dem gewählten Gießmaterial und dem gewählten Metallschaum entweder ein gleicher Basiswerkstoff oder werden unterschiedliche Basiswerkstoffe verwendet, nämlich Aluminium und/oder Magnesium.

Weitere Einzelheiten und Vorteile sind den nachstehenden Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren zu entnehmen.

Ausgehend von einem an sich bekannten Verfahren zum endseitigen Verbinden von Leichtmetallprofilen durch Gießen ( DE 42 42 896 C2 , DE 196 42 833 C2 ), mit welchem lediglich einen Formschluß zwischen den Profilenden und dem Gießmaterial erzielbar ist, wurde im Zuge umfangreicher Versuche gefunden, dass durch eine besondere Vorbehandlung der zu verbindenden Profilenden vor dem eigentlichen Gießvorgang in vorteilhafter Weise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gießmaterial und den zu verbindenden Endbereichen der Profile realisierbar ist.

Diese Vorbehandlung zeichnet sich insbesondere durch die Entfernung oder Verhinderung einer Oxidschicht auf der Oberfläche der zu verbindenden Endbereiche der Profile aus.

Als besonders geeignet hat sich dabei eine chemische Vorbehandlung mit einem an sich bekannten Beizmittel, wie einer Lötpaste oder einem Flußmittel, mit welchen die entsprechenden Oberflächen benetzt werden, erwiesen. Ebenso kann es angezeigt sein, statt dessen die entsprechenden Oberflächen mit beispielsweise Zink oder Zinn galvanisch zu beschichten. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Leichtmetallprofile vor dem eigentlichen Gießvorgang vorzuwärmen, um eine höhere Mischtemperatur (Profil-Guß) zu erzielen. Durch diese Maßnahme konnte des Weiteren auch die Isttemperatur an die erforderliche Arbeitstemperatur des Flußmittels definiert angepaßt werden, da bekanntlich Flußmittel erst bei höheren Temperaturen ihre volle Wirkung entfalten.

Im Ergebnis kann sich, wie bereits oben erwähnt, während des Gießens ohne störende Oxidschichten eine metallische Verbindung (Stoffschluß) zwischen den Gefügen der Profile und dem Gefüge des Gusses ausbilden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können sowohl Leichtmetallprofile mit im Querschnitt geschlossenem Profil als auch Leichtmetallprofile mit im Querschnitt offenem und/oder geschlossenem Hohlprofil stoffschlüssig miteinander verbunden verwenden. Des Weiteren wurde gefunden, dass es von besonderem Vorteil für den gewünschten Stoffschluß ist, wenn der Verbindungsbereich von Hohlprofilen vor dem eigentlichen Gießvorgang verschlossen wird. Zwar ist das Verschließen der Endbereiche der Hohlprofile an sich bekannt, um das Eindringen von flüssigem Gußwerkstoff unnötig tief in die Hohlräume zu verhindern, jedoch ist es dem Stand der Technik nicht zu entnehmen und auch durch diesen nicht nahegelegt, für den besagten Verschluß einen selbstaushärtenden Metallschaum zu verwenden. Dieser Verschluß aus ausgehärtetem Metallschaum verhindert nämlich zum einen in an sich bekannter Weise das unnötig tiefe Eindringen der Schmelze in die Hohlräume, da die Schmelze beim zunehmenden Eindringen in den Metallschaum abkühlt und somit aushärtet, zum anderen wird aber mit dieser Maßnahme auch erreicht, dass der Metallschaum bis zu einer bestimmten Tiefe angeschmolzen wird und demgemäß mit dem Profil und dem Gießmaterial ebenfalls vorteilhaft einen Stoffschluß eingeht.

Schlußendlich ist festzustellen, dass es sich in den umfangreichen Versuchen bewährt hat, sowohl für die gewählten Leichtmetallprofile und das gewählte Gießmaterial als auch für den gewählten Metallschaum jeweils den gleichen Werkstoff respektive Basiswerkstoff in der Legierung, nämlich Aluminium oder Magnesium zu verwenden. Im Ergebnis wurden danach vollflächige Fügeverbindungen geschaffen, die hohen Kräften besonders standhalten konnten und die sonst nur annähernd gleichwertig durch einen Schweißvorgang erzielbar sind. D. h. jedoch nicht, dass die Erfindung auf die vorstehend beschriebene Werkstoffkombination beschränkt ist, sondern demgegenüber auch Werkstoffkombinationen mit unterschiedlichen Basiswerkstoffen, nämlich Aluminium und Magnesium mit umfaßt.

Claims

Verfahren zum endseitigen Verbinden von Leichtmetallprofilen durch Gießen, wobei die zu verbindenden Endbereiche der Profile in einer bestimmten vorgewählten Lage zueinander in eine Gießform eingebracht werden und nachfolgend der verbleibende Hohlraum der Gießform, einen Gußknoten realisierend, mit flüssigem Gießmaterial ausgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Endbereiche der Profile vor dem eigentlichen Gießvorgang eine derartige Vorbehandlung erfahren, dass infolge des Umgießens derselben mit Gießmaterial eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gießmaterial und den zu verbindenden Endbereichen der Profile realisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung der zu verbindenden Endbereiche der Profile die Entfernung oder Verhinderung einer Oxidschicht auf der Oberfläche derselben umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung der zu verbindenden Endbereiche der Profile eine chemische Behandlung mit einem Beizmittel umfaßt, mit welchem die betreffenden Oberflächen benetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Beizmittel eine an sich bekannte Lötpaste oder ein an sich bekanntes Flußmittel verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung der zu verbindenden Endbereiche der Profile eine galvanische Beschichtung der Oberfläche derselben umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als galvanische Beschichtung Zink oder Zinn verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmetallprofile vor dem eigentlichen Gießvorgang vorgewärmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Leichtmetallprofile im Querschnitt geschlossene Profile und/oder offene und/oder geschlossene Hohlprofile verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vorhandene Hohlraum der im Querschnitt offenen oder geschlossenen Hohlprofile im Verbindungsbereich derselben vor dem eigentlichen Gießvorgang mittels eines Stopfens aus selbstaushärtenden Metallschaum ausgefüllt wird, der seinerseits während des Gießvorganges angeschmolzen wird und eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gießmaterial eingeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Werkstoffkombination aus den gewählten Leichtmetallprofilen, dem gewählten Gießmaterial und dem gewählten Metallschaum entweder ein gleicher Basiswerkstoff verwendet wird oder unterschiedliche Basiswerkstoffe verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Basiswerkstoff Aluminium und/oder Magnesium verwendet wird.