DE10359786A1

DE10359786A1 - Rostfreie Rahmenkonstruktion für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10359786A1
Application number: DE10359786A
Authority: DE
Inventors: Arndt Gerick; Tilman Dr.Rer.Nat. Haug; Stefan Dr. Kienzle; Wolfgang Dr. Kleinekathöfer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-08-04
Also published as: US20050146162A1; FR2864937A1; JP2005247295A

Abstract

Kraftfahrzeug mit einer rostfreien Tragrahmenstruktur oder einem rostfreien Rohbau, umfassend Tragrahmenstruktur und hieran befestigte flächige Anbauteile, wobei die Tragrahmenstruktur überwiegend aus nichtrostenden Stählen sowie Leichtmetalllegierungen und/oder Kunststoffen gebildet und die flächigen Anbauteile aus nichtrostenden Stählen, Leichtmetalllegierungen und/oder Kunststoffen gebildet werden und wobei der überwiegende Teil der Oberfläche von Tragrahmenstruktur oder Rohbau frei von einer Korrosionsschutz-Beschichtung oder Korrosionsschutz-Lackierung ist, DOLLAR A sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem korrosionsbeständigen Rohbau, umfassend die Schritte DOLLAR A - Herstellung einer Tragrahmenstruktur durch Fügen und/oder Verschweißen von nichtrostenden Stählen, DOLLAR A - Anbringung von Flächenbauteilen und/oder Beplankungsteilen aus Leichtmetallen, Kunststoffen oder nichtrostenden Stählen unter Bildung des Karosserierohbaus, DOLLAR A wobei die farbgebende Oberflächenbeschichtung des Karosserierohbaus direkt auf die unbeschichtete Oberfläche der nichtrostenden Stähle, Leichtmetalle oder Kunststoffe aufgetragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge mit einer rostfreien Tragrahmenstruktur oder einem rostfreien Rohbau aus Tragrahmenstruktur und hieran befestigte flächige Anbauteilen. Die Tragrahmenstruktur ist dabei überwiegend aus nichtrostenden Stählen, sowie Leichtmetalllegierungen und/oder Kunststoffen aufgebaut, während die Anbauteile vollständig aus nichtrostenden Stählen, Leichtmetalllegierungen und/oder Kunststoffen aufgebaut ist.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem korrosionsbeständigen Rohbau, das die Schritte Herstellung einer Tragrahmenstruktur durch Fügen von nichtrostenden Stählen und die Anbringung von Flächenbauteilen und oder Beplankungsteilen aus Leichtmetallen, Kunststoffen oder nichtrostenden Stählen umfasst.

Aktuelle Entwicklungen in der Kraftfahrzeugtechnik gehen bezüglich der Karosserie-Bauweisen von der Stahl-Schalen-Bauweisen hin zur Stahl-Tragrahmenstruktur (auch Stahl-Space-Frame). Hierbei wird die Karosserie dann im Prinzip aus einer Gitterstruktur, die aus Profilen, Knotenelementen und gegebenenfalls Blechteilen aus Stahl besteht und Beplankungen aus Stahlblechen, sowie weiteren Werkstoffen, wie beispielsweise Leichtmetalle oder Kunststoffe, gebildet.

Diese Bauweise ist insbesondere für den Leichtbau von Bedeutung.

Es ist dabei üblich, Stähle unterschiedlicher Qualität und unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften einzusetzen, um den verschiedenen konstruktiven Anforderungen der Karosserie gerecht zu werden.

Die konventionelle Stahl-Schalen-Bauweise, sowie auch die neuere Stahl-Space-Frame-Bauweise, sieht in aller Regel eine flächendeckende Korrosionsschutzbeschichtung vor. Selbst wenn moderne nichtrostende Stähle in der Tragrahmenstruktur Verwendung finden, so ist diese Verwendung aus Kostengründen doch auf wenige spezielle Teile oder Baugruppen beschränkt, wobei der überwiegende Teil der Tragrahmenstruktur aus konventionellen und kostengünstigen Stählen aufgebaut ist. So ist es auch in diesem Fall üblich eine flächendeckende Korrosionsschutzbeschichtung aufzutragen.

Zu den üblichen Korrosionsschutzbeschichtungen gehören Beschichtungen, bzw. Lackierungen, die über den Weg der Kathodischen Tauchlackierung (KTL) auf den metallischen Untergrund aufgebracht werden. Die Elektrotauchlacke sind wässrige Suspensionen von Bindemitteln und Pigmenten, mit nur geringen Konzentrationen an organischen Lösemitteln (ca.3%). Die Bindemittel bestehen bei typischen KTL-Systemen zum überwiegenden Teil aus Epoxy – und zum geringeren Teil (z.B. für Einschichtlackierungen) aus Acrylharzen. Zur Abscheidung der dispergierten (ggfs. auch emulgierten) Lackpartikel wird ein Strom angelegt, der die Lackpartikel elektrophoretisch zur Kathode wandern lässt, wo sie elektrisch entladen werden. Hierdurch findet eine Koagulation der Lackpartikel auf dem metallischen Untergrund statt. Der Lack scheidet sich als unregelmäßige, porige Schicht auf dem Werkstück ab, die erst beim darauffolgenden Einbrennen zu einem gleichmäßigen, geschlossenen Lackfilm zerfließt.

Insbesondere in der Automobilzuliefererindustrie erfüllt das Verfahren die höchsten Anforderungen an den Schutz vor Unterrostung.

Zu den weiteren häufig verwendeten Korrosionsschutzverfahren gehört die Phosphatierung. Hierbei werden Metalloberflächen – vor allem von Eisen-, Zink- und Aluminiumwerkstoffen – mit wässrigen sauren phosphathaltigen Lösungen mit dem Ziel behandelt, eine fest haftende Schicht aus Phosphaten zu erzeugen. Nach dem wichtigsten Kation in der Schicht wird die Phosphatierung unterteilt in die Eisen-, Zink- und Manganphosphatierung. Die Eisenphosphatierverfahren sind auch als Alkaliphosphatierverfahren bekannt, da sie Alkalimetallionen als wichtigste Kationen in der Behandlungslösung enthalten. Die Phosphatierung schafft eine fest haftende Schicht aus Phosphaten, die im allgemeinen als unterste Schicht von Mehrschichtsystemen zum Einsatz kommt.

Die früher ebenso weit verbreitete Chromatierung verliert aus ökologischen Gesichtspunkten zunehmend an Bedeutung.

Die bekannten Verfahren zum Auftrag von Korrosionsschutzschichten des Stahl-Space-Frames oder des gesamten Rohbaus von Kraftfahrzeugen sind technologisch aufwändig und mit erheblichen Kosten verbunden. Daher besteht ein großer wirtschaftlicher Bedarf, die Korrosionsschutzverfahren zu vereinfachen und kostengünstige rostfreie Karosserie-Werkstoffe zur Verfügung zu stellen.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, Kraftfahrzeuge mit Karosserie-Bauweisen bereitzustellen, bei der der Korrosionsschutz durch Beschichtung wesentlich vereinfacht oder ganz eingespart ist, sowie Verfahren zum Aufbau von korrosionsgeschützten Karosserien aufzuzeigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch ein Kraftfahrzeug mit einer rostfreien Tragrahmenstruktur oder einem rostfreien Rohbau, umfassend Tragrahmenstruktur und hieran befes tigte flächige Anbauteile, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, sowie einem Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem korrosionsbeständigen Rohbau, umfassend die Schritte Herstellung einer Tragrahmenstruktur durch Fügen von nichtrostenden Stählen und Anbringung von Flächenbauteilen und/oder Beplankungsteilen aus Leichtmetallen, Kunststoffen oder nichtrostenden Stählen, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, den gesamten Space-Frame (Tragrahmenstruktur) oder den gesamten Rohbau, umfassend Tragrahmenstruktur und hieran befestigte flächige Anbauteile, durch korrosionsbeständige Materialien in Form von rostfreien Stählen, sowie Leichtmetalllegierungen oder Kunststoffen zu bilden. Dieser erfindungsgemäße Aufbau lässt es zu, auf den Auftrag von Korrosionsschutzlacken oder Beschichtungen zu verzichten. Erfindungsgemäß ist somit der überwiegende Teil der Oberfläche von Tragrahmenstruktur oder Rohbau frei von einer Korrosionsschutz-Beschichtung oder Korrosionsschutz-Lackierung. Dabei ist es von Bedeutung, dass die Tragrahmenstruktur bzw. der gesamte Rohbau, oder auch einzelne Flächenbauteile in Hybrid-Bauweise, das heißt einer Mischung unterschiedlicher metallischer und/oder polymerer Werkstoffe, aufgebaut sein kann.

1 zeigt exemplarisch einen gattungsgemäßen Rohbau eines Kraftfahrzeuges. Die Abbildung soll dabei nur zur Veranschaulichung des Gegenstandes der Erfindung dienen und keinesfalls einschränkend ausgelegt werden. Insbesondere umfasst die Erfindung auch Tragrahmenstrukturen oder Rohbaue geringerer oder auch höherer Komplexität, wie beispielsweise geringerer oder höherer Zahl an Bauteilen.
Bevorzugt ist der überwiegende Teil der Tragrahmenstruktur aus nichtrostenden (rostfreien) Stählen aufgebaut und nur spezielle Komponenten der Tragrahmenstruktur aus Leichtmetallen, wie beispielsweise Aluminiumlegierungen, oder Kunststoffen, wie beispielsweise faserverstärkten Kunststoffen (FVK) oder gefülltem Polypropylen gefertigt.
Die flächigen Bauteile können sowohl aus einem einzigen der aufgeführten korrosionsbeständigen Materialien gefertigt, als auch in hybrider Bauweise Verwendung finden. Unter hybrider Bauweise sind Bauteile aus kombinierten Werkstoffen zu verstehen wie beispielsweise Metall/Kunststoff, Stahl/Aluminium, oder kombinierten Werkstoffarten wie Stahl/Metallschaum Kunststoff/FVK oder Stahl/FVK. Typischerweise sind die flächigen Anbauteile Beplankungsteile im Seiten-, Heck- oder Frontbereich einer Fahrzeugkarosserie angeordnet. Hierdurch werden beispielsweise Motorhaube, Heckklappe oder Türen gebildet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, sind zumindest die flächigen Seiten-, Front- und/oder Heck-Anbauteile aus Kunststoff, gefülltem Kunststoff, FVK oder Metall/Kunststoff-Hybriden gefertigt.
Dabei sind als Kunststoffe gefülltes Polypropylen, glasfaserverstärktes Polyesterharz, oder Polyurethan besonders geeignet.
Geeignete nichtrostende Stähle müssen eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit aufweisen und dürfen dabei nicht wesentlich teurer sein als die im Karosseriebau von Automobilen üblichen Stähle. Darüber hinaus muss auch eine geeignete Umformbarkeit vorliegen. Daher sind im wesentlichen nur spe zielle Stähle geeignet, wie einige derzeit schon für den Sondermaschinenbau und diverse Spezialanwendungen bekannt sind.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden folgende nichtrostende Stähle:

– Kohlenstoff-arme α-Stähle,
– Ni-reduzierte und aufgestickte γ-Stähle
– und/oder hoch Al-haltige und nahezu Ni-freie α,γ-Duplexstähle

Gattungsgemäße α-Stähle sind beispielsweise im Maschinenbau für Schalldämpfer, Katalysatoren, Wärmetauscher und Pumpen bekannt, wo Korrosionsbeständigkeit im Hochtemperaturbereich gefordert ist. Überraschenderweise weisen diese Stähle hohe Tieftemperaturkorrosionsbeständigkeit gegenüber Salzkorrosion, sowie für den Karosseriebau ausreichende Festigkeit und Verformbarkeit auf.

Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften werden α-Stähle mit dem folgenden ungefähren mechanischen Eigenschaftsprofil bevorzugt:

Dichte	ca. 7,3–7,8 g/ccm
Streckgrenze	ca. 380–530 MPa
Zugfestigkeit	ca. 450–720 MPa
Bruchdehnung	ca. 30–42%
Gleichmaßdehnung	ca. 20–35%
Verfestigungsexponent	ca. 0,2
Anisotropie	um 0

Bevorzugte α-Stähle weisen eine der folgenden Zusammensetzungen in Gew.% auf:

– 0,03%C; 17,5 bis 18,5% Cr; 1% Si; 1% Mn; 0,1 bis 0,6% Ti; Rest Fe und übliche Spuren, oder
– 0,03%C; 10,5 bis 12,5% Cr; 1% Si; 1% Mn; 0,1 bis 0,6% Ti; Rest Fe und übliche Spuren, oder
– 0,025% C; 17 bis 20% Cr; 1% Si; 1,8 bis 2,5% Mo; 1% Mn;
– < 0,8% Ti; < 0,03% N; Rest Fe und übliche Spuren

Besonders bevorzugt sind Al-haltige α-Stähle der folgenden nominellen Zusammensetzung in Gew.%:
Al: 5–9
Cr: 8–21%
C : unterhalb 0,031%
Fe und übliche Stahlbegleiter: Rest
Diese Stähle weisen aufgrund ihres Al-Gehaltes als weiteren Vorteil eine verringerte Dichte auf, die typischerweise nahe bei, oder unterhalb 7,3 g/ccm . Dies ist insbesondere für den automobilen Leichtbau von Bedeutung.
Gattungsgemäße Ni-reduzierte und aufgestickte γ-Stähle finden beispielsweise im Bereich des chemischen Apparatebaus, der Architektur (Gebäudeaußenverkleidung), Schienen-, LKW- und Busfahrzeuge, sowie der Küchenausrüstungen Verwendung.

Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften werden γ-Stähle mit dem folgenden ungefähren mechanischen Eigenschaftsprofil bevorzugt:

Dichte	ca. 7,3 bis 7,8 g/ccm
Streckgrenze	ca. 230–400 MPa
Zugfestigkeit	ca. 540–900 MPa
Bruchdehnung	ca. 40–65%
Gleichmaßdehnung	ca. 35–50%
Verfestigungsexponent	ca. 0,4
Anisotropie	um 0

Bevorzugte γ-Stähle weisen eine der folgenden Zusammensetzungen in Gew.% auf:

– 0,04%C; 0,05% N; 18% Cr, 8,3% Ni; Rest Fe und übliche Spuren, oder
– 0,02%C; 0,04% N; 17,2% Cr; 10,2% Ni; 2,1% Mo; Rest Fe und übliche Spuren, oder
– 0,1% C; 0,3% N; 17–19,5% Cr; 3,5% Ni; 1% Si; 6–9% Mn; Rest Fe und übliche Spuren, oder
– 0,03% C; 0,15–0,3% N; 15–17% Cr; 1,5–3% Ni; 1% Si; 7–9% Mn; 1% Cu; Rest Fe und übliche Spuren

Besonders bevorzugt werden γ-Stähle mit weiter reduziertem Cr und N-Gehalt und gegebenenfalls leicht erhöhtem Ni-Gehalt verwendet.
Gegenüber den oben angegebenen bevorzugten γ-Stählen sind folgende Anteile an N, Cr oder Ni bevorzugt:
N: 0,1–0,2%; Cr: 10–15%; Ni: 8–15%
Diese Gruppe der Stähle weist insbesondere in wässrigem Medium eine gute Korrosionsbeständigkeit, sowie einen verbesserten Widerstand gegen Spalt- und Lochkorrosion auf. Darüber hinaus sind diese Stähle aufgrund des verringerten Ni-Gehaltes vergleichsweise kostengünstig.
Gattungsgemäße α,γ-Duplexstähle sind beispielsweise in der chemischen Industrie, der petrochemischen Industrie und der off-shore Technik bekannt.
Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften werden α,γ-Duplexstähle mit dem folgenden ungefähren mechanischen Eigenschaftsprofil bevorzugt:

Dichte ca. 6,7–7,0 g/ccm

Streckgrenze ca. 300–700 MPa

Zugfestigkeit ca. 650–1200 MPa

Bruchdehnung ca. 30–45%

Gleichmaßdehnung ca. ca. 25–40%

Verfestigungsexponent ca. 0,2–0,3

Anisotropie um 0
Bevorzugte α,γ-Duplexstähle weisen die folgenden Zusammensetzungen auf:

– 0,1% C; 0,3% Si; 6,7% Mn; 18,9% Cr; 0,2% N; 1,5% Ni; Rest Fe und übliche Spuren
– 0,03% C; 0,22% N; 21,5% Cr; 1,5% Ni; 0,3% Mo; 5% Mn; Rest Fe und übliche Spuren
– 0, 02 % C; 5% Mn; 0,4% Si; 20% Cr; 1,6% Ni; 0,3% Cu; 0,13% N; Rest Fe und übliche Spuren

Zu den besonders bevorzugten werden α,γ-Duplexstählen gehören hochaluminiumhaltige Qualitäten mit der folgenden ungefähren Zusammensetzung:

– 0,3–0,8% C; 6–18% Al; 15–25% Mn; Rest Fe und übliche Stahlbegleiter; Ni nur in Spuren

Die bevorzugte Phasenverteilung der Hauptphasen von α,γ-Duplexstählen liegt bei einem Ferritgehalt α = 20 bis 50% und einem Austenitgehalt von γ = 50 bis 80%.
Die α,γ-Duplexstähle zeichnen sich neben guter Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüber chloridhaltigen Medien, auch durch vergleichsweise hohe Festigkeiten aus.
Durch die Auswahl dieser nichtrostenden Stähle aus Kohlenstoff-armen α-Stählen, Ni-reduzierten und aufgestickten γ-Stählen und/oder hoch Al-haltigen und nahezu Ni-freien α,γ-Duplexstählen ist ein rostfreier Rohbau gewährleistet, der auch den Anforderungen an der im Kraftfahrzeugbau üblichen Umform- und Verbindungstechniken genügt.
Bei den bevorzugten Umformtechniken, wie beispielsweise das Tiefziehen, Stauchen, Formprägen, Bundstauchen, Walzen, oder Verjüngen, finden in den Stählen in der Regel Gefügeveränderungen statt, die wesentlichen Einfluss auf die Werkstoffeigenschaften ausüben. Das gewünschte Gefüge kann häufig durch Rekristallisationsprozesse, beispielsweise Tempern oder Auslagern, wieder hergestellt werden. Daher muss bei der Wahl der erfindungsgemäßen rostfreien Stähle auch eine gezielte Auswahl hinsichtlich der Eignung für den gewählten Umformprozess stattfinden getroffen werden.
Bezüglich der Herstellungsverfahren der rostfreien Stähle für den erfindungsgemäßen Rohbau sind die üblichen Herstellungsverfahren anwendbar. Bevorzugt werden mehrere Bauteile zu ganzen Baugruppen zusammengefasst und in einem einzigen Gussvorgang erstellt. Dies betrifft ebenso auch die flächige Strukturen umfassenden Baugruppen, bei denen das Verfahren des dünnwandigen Stahlgusses angewendet wird.
Hinsichtlich der Verbindungstechnik der einzelnen Bauteile oder Baugruppen ist insbesondere das Schweißen zu erwähnen. Bei konventionellen Stählen stellen die Schweißnähte in der Regel bevorzugte Angriffstellen für die Korrosion dar.
Bei der erfindungsgemäßen Bauweise entstehen beim Verschweißen der nichtrostenden Stähle hochwertige Verbindungsstellen (Schweißnähte), die auch die höchsten Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit erfüllen können. Im erfindungsgemäßen Rohbau treten nur noch rostfrei/rostfrei-Füge- und Verbindungsstellen auf, wobei die Verbindungsmittel ebenfalls aus rostfreiem Material bestehen. Somit kann auch an hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit kritischen Stellen des Rohbaus auf eine Korrosionsschutz-Beschichtung, wie beispielsweise Phosphatierung, Chromatierung oder Verzinkung, verzichtet werden.
Verbindungsstellen zwischen unterschiedlichen Stahlsorten aus rostfreien Stählen oder Verbindungen zu konventionellen Stählen werden bevorzugt durch nichtschweißende Verbindungstechniken hergestellt.
Bei der Fügung von nichtrostenden Stählen mit Aluminium oder Kunststoffteilen wird bevorzugt auf Klebetechniken zurückgegriffen.
Es ist offensichtlich, dass ein mit dem erfindungsgemäßen Rohbau ausgestattetes Fahrzeug, dessen Karosserie ebenso einzelne Bauteile aus konventionellen Stählen mit konventionellem Korrosionsschutz umfasst, ebenso von der Erfindung erfasst sind.
Aus dekorativen Gründen weist der erfindungsgemäße Rohbau in der Regel, zumindest an den sichtbaren Außenflächen des Kraftfahrzeugs, eine äußere farbige Beschichtung auf. Diese Beschichtung kann beispielsweise durch Farblacke gebildet werden.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Bauweise ist es, dass vergleichsweise einfache Farb-Schichtsysteme verwendet werden können. Ein mehrschichtiger Aufbau, der Korrosionsschutzaufgaben übernimmt, erübrigt sich im allgemeinen. Insbesondere entfällt die Notwendigkeit zur Versiegelung von Verbindungsstellen, Innenräumen, Umkrimmungen oder Falzen der nichtrostenden Stähle.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest teilweise statt der Farblackierung mit Farb-, oder Effekt-Folien gearbeitet.
Bevorzugt ist der überwiegende Teil der flächigen Anbauteile auf der Außenfläche des Fahrzeugs mit einer Farb- oder Effektfolie bedeckt. Die nach innen gerichteten, d. h. im fertigen Kraftfahrzeug nicht einsehbaren Oberflächen des Rohbaus können in vorteilhafter Weise gänzlich frei von zusätzlichen Beschichtungen bleiben. Durch diese Bauweise entfällt auch die technisch sehr aufwändige Versiegelung von Innenräumen, die beispielsweise durch Hohlprofile oder überlappende Flächenbauteile gebildet werden.
Bevorzugt trägt der überwiegende Teil der einsehbaren Außenfläche des Fahrzeugs mit erfindungsgemäßem Rohbau eine Farb- oder Effektfolie.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem korrosionsbeständigen Rohbau oder Baugruppen, welches zumindest die folgenden wesentlichen Prozessschritte umfasst:

a) Herstellung einer Tragrahmenstruktur durch Verschweißen von nichtrostenden Stählen
b) Anbringung von Flächenbauteilen und/oder Beplankungsteilen aus Leichtmetallen, Kunststoffen oder nichtrostenden Stählen. Hierdurch wird der Karosserierohbau gebildet.
c) Aufbringen der farbgebenden Oberflächenbeschichtung des

Karosserierohbaus direkt auf die unbeschichtete Oberfläche der nichtrostenden Stähle, Leichtmetalle oder Kunststoffe.
Es kann in weiteren Prozessschritten vorgesehen werden, die Tragrahmenstruktur aus verschweißten nichtrostenden Stählen um weitere Strukturteile aus Leichtmetallen und/oder Kunststoffen zu ergänzen. Unter diesen Kunststoffen sind insbesondere die faserverstärkten Kunststoffe zu verstehen, wie bei spielsweise GFK oder CFK. Als Verbindungstechnik eignet sich hier wiederum insbesondere die Klebetechnik. Hierdurch ergibt sich ein Rohbau in Hybridbauweise.
Ebenso umfasst das erfindungsgemäße Verfahren auch den Einbau von Bauteilen aus konventionellen Stählen mit konventionellem Korrosionsschutz, die die Tragrahmenstruktur aus verschweißten nichtrostenden Stählen ergänzen. Deren Anteil ist jedoch auf wenige Ausnahmen begrenzt. Bevorzugt durch diese konventionelle Bauweise gefertigte Bauteile sind Deformationsstrukturen wie beispielsweise Crash-Boxen oder Stoßfänger. Dabei erfolgt die Verbindungstechnik bevorzugt durch mechanische Befestigungsmittel, wie Schrauben oder Nieten, sowie Verklebung. Besonders bevorzugt wird keine der Verbindungen zwischen nichtrostenden Stählen und den konventionellen Stählen durch Schweißen hergestellt.
Erfindungsgemäß ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Schritte b) und c) aufeinanderfolgen, ohne dass dazwischen ein Prozessschritt für die Auftragung einer Korrosionsschutz-Beschichtung durchgeführt wird.
Dies stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung gegenüber der üblichen Verfahrensweise zum Bau von Tragrahmenstrukturen, Rohbaustrukturen oder dem gesamten Karosserierohbau dar.
Bevorzugt wird der wesentliche Teil der farbgebenden Oberflächenbeschichtung der Außenfläche des Kraftfahrzeugs direkt auf unbeschichtete Oberflächen von nichtrostenden Stählen, Leichtmetallen oder Kunststoffen aufgetragen. Dieser Schritt kann auch in Teilschritte zerlegt werden, die durch unterschiedliche Fertigungsschritte zeitlich getrennt stattfinden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest ein Teil der farbgebenden Oberflächenbeschichtungen zählen über die Folientechnik aufgebracht. Dabei werden die Farbfolien, die gegebenenfalls auch besondere Effekte aufweisen können (Effektfolie), in der gewünschten Fahrzeugfarbe direkt auf die Bauteile oder den Karosserierohbau aufgetragen. Die Folientechnik kann dabei mit der Lackierungstechnik kombiniert werden, wobei insbesondere die flächigen Bauteile mit Folien beschichtet werden, während die Tragstrukturen bevorzugt lackiert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest alle Flächenbauteile und/oder Beplankungsteile des Karosserierohbaus auf den Sichtflächen (in der Regel die Außenseiten) des Kraftfahrzeugs mit Farbfolien bedeckt.
Erfindungsgemäß sind die in der Tragrahmenstruktur verwendeten nichtrostenden Stähle ausgewählt aus den Kohlenstoffarmen α-Stählen oder Ni-reduzierten und aufgestickten γ-Stählen oder hoch Al-haltigen und nahezu Ni-freien α,γ-Duplexstählen.
Bevorzugt wird für die geschweißten Teile der Tragrahmenstruktur nur eine einzige dieser Stahlsorten verwendet, wodurch nur rostfrei/rostfrei Schweißnähte mit definierter chemischer und Gefüge-Zusammensetzung gebildet werden. Hierdurch werden Werkstoffinkompatibilitäten an den geschweißten Fügestellen vermieden und insbesondere eine hohe Korrosionsbeständigkeit der Schweißnähte oder Schweißpunkte gewährleistet.

Claims

Kraftfahrzeug mit einer rostfreien Tragrahmenstruktur oder einem rostfreien Rohbau, umfassend Tragrahmenstruktur und hieran befestigte flächige Anbauteile, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragrahmenstruktur überwiegend aus nichtrostenden Stählen, sowie Leichtmetalllegierungen und/oder Kunststoffen gebildet und die flächigen Anbauteile aus nichtrostenden Stählen, Leichtmetalllnegierungen und/oder Kunststoffen gebildet werden und dass der überwiegende Teil der Oberfläche von Tragrahmenstruktur oder Rohbau frei von einer Korrosionsschutz-Beschichtung oder Korrosionsschutz-Lackierung ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche von Tragrahmenstruktur oder Rohbau keine Phosphatierung, Chromatierung und/oder Verzinkung aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Tragrahmenstruktur des weiteren aus Leichtmetallen und/oder verstärkten, insbesondere faserverstärkten Kunststoffen gebildet wird.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die nichtrostenden Stähle durch mindestens einen Kohlenstoff-armen α-Stahl, Ni-reduzierten und aufgestickten γ-Stahl und/oder hoch Al-haltigen und nahezu Ni-freien α,γ-Duplexstahl gebildet werden.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der α-Stahl eine der folgenden Zusammensetzungen aufweist: – 0,03%C; 17,5 bis 18,5% Cr; 1% Si; 1% Mn; 0,1 bis 0,6% Ti; Rest Fe und übliche Spuren oder – 0,03%C; 10,5 bis 12,5% Cr; 1% Si; 1% Mn; 0,1 bis 0,6% Ti; Rest Fe und übliche Spuren oder – 0,025% C; 17 bis 20% Cr; 1% Si; 1,8 bis 2,5% Mo; 1% Mn; < 0,8% Ti; < 0,03% N; Rest Fe und übliche Spuren oder – 5–9 % Al; 8–21% Cr; C < 0,031%; Rest Fe und übliche Stahlbegleiter.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der γ-Stahl eine der folgenden Zusammensetzungen aufweist: – 0,04%C; 0,05% N; 18% Cr, 8,3% Ni; Rest Fe und übliche Spuren oder – 0,02%C; 0,04% N; 17,2% Cr; 10,2% Ni; 2,1% Mo; Rest Fe und übliche Spuren oder – 0,1% C; 0,3% N; 17–19,5% Cr; 3,5% Ni; 1% Si; 6–9% Mn; Rest Fe und übliche Spuren oder – 0,03% C; 0,15–0,3% N; 15–17% Cr; 1,5–3% Ni; 1% Si; 7–9% Mn; 1% Cu; Rest Fe und übliche Spuren oder – 0,1–0,2% N; 10–15% Cr; 8–15% Ni; Rest Fe und übliche Stahlbegleiter.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der α,γ-Duplexstahl eine der folgenden Zusammensetzungen aufweist: – 0,1% C; 0,3% Si; 6,7% Mn; 18,9% Cr; 0,2% N; 1,5% Ni; Rest Fe und übliche Spuren oder – 0,03% C; 0,22% N; 21,5% Cr; 1,5% Ni; 0,3% Mo; 5% Mn; Rest Fe und übliche Spuren oder – 0,02% C; 5% Mn; 0,4% Si; 20% Cr; 1,6% Ni; 0,3% Cu; 0,13% N; Rest Fe und übliche Spuren oder – 0,3–0,8% C; 6–18% Al; 15–25% Mn; Rest Fe und übliche Stahlbegleiter.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Anbauteile Beplankungsteile im Seiten, Heck- oder Frontbereich einer Fahrzeugkarosserie angeordnet sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der flächigen Anbauteile auf der Außenfläche des Fahrzeugs eine Farb- oder Effektfolie trägt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der von außen sichtbaren Tragrahmenstruktur eine Farb- oder Effektfolie trägt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Farbgebung des Rohbaus ausschließlich durch Farbfolien erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem korrosionsbeständigen Rohbau, umfassend die Schritte – Herstellung einer Tragrahmenstruktur durch Fügen und/oder Verschweißen von nichtrostenden Stählen – Anbringung von Flächenbauteilen und/oder Beplankungsteilen aus Leichtmetallen, Kunststoffen oder nichtrostenden Stählen unter Bildung des Karosserierohbaus dadurch gekennzeichnet, dass die farbgebende Oberflächenbeschichtung des Karosserierohbaus direkt auf die unbeschichtete Oberfläche der nichtrostenden Stähle, Leichtmetalle oder Kunststoffe aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Rohbau nur Stähle der gleichen Sorte miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an die Tragrahmenstruktur aus verschweißten nichtrostenden Stählen weitere Strukturteile aus Leichtmetallen und/oder Kunststoffen angebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die farbgebende Oberflächenbeschichtung im wesentlichen durch Aufbringung von Farbfolien hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Flächenbauteile und/oder Beplankungsteile auf der Außenseite des Kraftfahrzeugs mit einer Farbfolie bedeckt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der die Tragrahmenstruktur bildende Stahl ausgewählt ist aus Kohlenstoff-armen α-Stählen und/oder Ni-reduzierten und aufgestickten γ-Stählen und/oder hoch Al-haltigen und nahezu Ni-freien α,γ-Duplexstählen.
Verfahren nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Umformtechniken zur Herstellung der Tragrahmenstruktur das Tiefziehen, Stauchen, Formprägen, Bundstauchen, Walzen, oder Verjüngen der Stähle beinhalten.