DE19625873A1 - Verfahren zur Verbindung von Fügepartner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gegen­ seitigen Verbindung von Fügepartnern, die teilweise in Überlappung gebracht werden oder zumindest eine gemeinsame Berührfläche aufweisen und mittels Schweißverfahren fest miteinander verbunden werden.

Trotz der Vielzahl bekannter Fügeverfahren zur festen Verbindung zweier Fügepartner, sind bislang keine zufriedenstellenden Fügeverfahren bekannt, mit denen auf möglichst einfache Weise eine feste Ver­ bindung insbesondere zwischen zwei Teilen herstellbar ist, die zusammengebracht, offene bzw. geschlossene Hohlkörper bzw. Knoten- oder Verbindungsstücke ergeben.

Zwar werden in dem meisten Fällen Schraubverbindungen verwendet, um derartige Teile fest miteinander zu ver­ binden, doch bedarf es beispielsweise zusätzlicher Dichtungen, ohne die die Schraubverbindungen weder gas­ noch flüssigkeitsdicht wären.

Auch bedürfen an sich bekannte Flanschverbindungen Schraubverbindungen, die nicht nur das Bauteil ver­ größern, sondern überdies zu einer Erhöhung der Gesamt­ masse sowie des Gewichtes des entstehenden Bauteils beitragen.

Zusätzlich Dichtwerkstoffe, die die Flanschverbindung gas- bzw. flüssigkeitsdicht machen sollen, tragen über­ dies zu einem ohnehin hohen Kostenaufwand bei und be­ dingen letztlich große Vorbereitungs- und Montagearbeiten.

Neben der Verwendung von Flanschverbindungen werden auch Punktschweißverbindungen eingesetzt, die jedoch zu inneren lokalen Verspannungen im Fügebereich der Füge­ partner führen und überdies weder gas- noch flüssig­ keitsdichte Verbindungen darstellen. Neben den nur unzureichenden Dichtigkeitseigenschaft bei Punktschweißverbindungen kann zusätzlich von einem geometrisch bedingt ungünstigen Korrosionsverhalten der Verbindung ausgegangen werden.

Es ist daher festzustellen, daß bislang keine zu­ friedenstellenden Fügeverfahren für die Herstellung offener und geschlossener Hohlkörper bzw. Knoten- oder Verbindungsstücke bekannt sind, die die vorstehend aufgezeigten Nachteile nicht aufweisen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur gegenseitigen Verbindung von Fügepartnern, vorzugsweise zur Herstellung von offenen und geschlossenen Hohlkörpern, die teilweise in Über­ lappung gebracht werden mittels an sich bekannter Schweißverfahren verbunden werden sollen, derart anzu­ geben, daß die Fügeverbindungen kompakter und leichter ausgestaltet werden können. Insbesondere soll erreicht werden, daß die miteinander zu verfügenden Teile keine Zwischenspalte in den Überlappbereichen aufweisen, so daß die Verbindung gas- und flüssigkeitsdicht ist. Ferner soll vermieden werden, daß durch innere mechanische Verspannungen im Fügebereich lokale Kraftspannungen auftreten. Das erfindungsgemäße Fügeverfahren soll mit den bisher bekannten Schweißtechniken durchgeführt werden können, so daß die Fügeverbindungen leicht her­ stellbar sind und geringe Kosten verursachen. Das er­ findungsgemäße Verfahren soll neben dem Zusammenfügen von offenen und geschlossenen Hohlkörpern auch auf die Verbindung von Blechen, Platten und Profilen angewendet bzw. übertragen werden können.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 12 angegeben. Die die Erfindung weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur gegenseitigen Ver­ bindung von Fügepartnern, die wenigstens teilweise in Überlappung gebracht werden, derart ausgebildet, daß wenigstens ein Fügepartner eine Stoßkante oder ein Anschlag aufweist, die den Überlappbereich begrenzt und gegen die der andere Fügepartner gedrückt wird, so daß sich beide Fügepartner im Überlappbereich kraftbeaufschlagt berühren, so daß sie in diesem Bereich zur gegenseiti­ gen definierten Fixierung eine Reibschlußverbindung eingehen, bevor sie mittels bekannter Schweißverfahren verbunden werden.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zwei miteinander in feste Verbindung zu bringende Fügepartner vor dem Schweißvorgang durch kraftbeaufschlagtes Gegeneinander­ drücken beider Fügepartner gegenseitig zu fixieren. Wesentlich ist, daß zwischen den Berührungsflächen der Fügepartner eine normal zu diesen Flächen gerichtete Kraft herrscht, die eine Reibschlußverbindung zwischen den Fügepartnern erzeugt. Durch die sich ausbildende selbsthemmende Reibschlußverbindung werden beide Fügepartner fest gegeneinander fixiert, so daß der nachfolgende Schweißvorgang ohne Gefahr eines gegen­ seitigen Verrutschens der Fügepartner durchgeführt werden kann.

Die Ausbildung der selbsthemmenden Reibschlußverbin­ dung zwischen den Fügepartnern, bevor die zwei zu ver­ bindenden Teile fest miteinander verschweißt werden, führt insbesondere beim Zusammenfügen zweier Teile, die einen offenen Hohlkörper bilden, zu entscheidenden Vorteilen.

Besonders eigenen sich Fügepartner, die aus Ein­ zelprofilen mit U-förmigem Querschnitt bestehen und derart verbunden werden, daß sie einen zweiseitig offenen Hohlkörper bilden. Hierzu werden ihre offenen Schenkelseiten einander gegenüberliegend positioniert.

Auf den Innenseiten beider Seitenflanken eines der beiden U-förmigen Profile verläuft parallel zu den Oberkanten jeweils eine Stoßkante, die durch einen in das Profil innere gerichteten Materialabsatz ausgebildet ist. Das gegenüber diesem Profil positionierte zweite U-förmige Profil weist hingegen an den Außenseiten der Kanten beider Seitenflanken Abschrägungen auf, so daß das Ineinanderfügen beider U-förmigen Profile erlei­ chtert wird und darüberhinaus selbstzentrierend und selbstpositionierend ist. Vor dem Ineinanderfügen wird jedoch erfindungsgemäß das die Abschrägungen an den oberen Seitenflanken aufweisende U-förmige Profil durch z. B. eine entsprechende Greifervorrichtung derart aufge­ nommen, so daß beide Seitenflanken elastisch gegenein­ ander verformt werden. In diesem elastisch verformten Zustand werden die miteinander zu verfügenden Teile förmlich ineinander gesteckt. Das von den Greifern aufgenommene U-förmige Profil ist dabei derart ausge­ staltet, daß nach Lösen der Greifervorrichtung beide ineinander gefügte Fügepartner aufgrund der Vorspannung des einen der beiden Fügepartner an ihrem beidseitigen Überlappungsbereich eine Reibschlußverbindung eingehen, so daß beide Fügepartner gegenseitig sicher und de­ finiert fixiert sind.

Für eine selbsthemmende Reibschlußverbindung, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Kern der Erfindung darstellt, gilt die Beziehung

µ = F_H/F_N,

wobei µ die Haftreibungszahl der Werkstoffpaarung beider Fügepartner darstellt, F_H die Haftreibungskraft und F_N die Normalkraft ist, die senkrecht zu den Be­ rührflächen beider Fügepartner aufgrund der elastischen Verformung wirkt.

Unter Beachtung dieser Zusammenhänge erhält man bei gegebener Stoff-und Vorspannungswahl sowie geeignete Wahl der Öffnungswinkels der Einführschrägen der Fügepartner eine selbsthemmende Reibschlußverbindung, die zum sicheren Fügen der Bauteile beispielsweise mittels nachfolgenden berührungslosen und kraftfreien Strahlschweißen ausreicht.

Besonders eignen sich für das Schweißverfahren Laserstrahl- oder Elektronenstrahlschweißen. Ebenso können jedoch auch Plasmaschweißen, Metall-Inert-Gas­ bzw. Wolfram-Inert-Gas-Schweißen, Elektrodenschweißen, Gasschweißen und weitere Schweißverfahren angewendet werden.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Vorspannung, die durch elastische Verformung wenigstens eines Fügepart­ ners erzeugbar ist, können durch die Klemm- bzw. Reibschlußverbindung die beim Strahlschweißen als kritisch anzusehenden Zwischenspalte minimiert oder eliminiert werden.

Durch das Vorsehen geeigneter Kantengeometrien, die auf das verwendete Schweißverfahren abzustimmen sind, kann die Schweißsicherheit, das Festigkeitsverhalten, das Nahtaussehen sowie das Korrosionsverhalten und die Dichtigkeit der Schweißverbindung positiv beeinflußt werden. Insbesondere ist die Oberkante des Seitensteges eines Fügepartners an das Schweißverfahren entsprechend anzupassen, die an der Außenseite beider zusammengefügter Fügepartner zu liegen kommt. Für Strahlschweißverfahren eignet sich hierzu insbesondere eine abgeschrägte Kante, die als Kehlnaht eine unkritische Schweißnaht bildet. Ebenso geeignet sind gefaste Kanten, insbesondere für Durchschweißungen, die zudem relativ geringe Ansprüche an die Positionier- bzw. Bahnführungsgenauigkeit des Schweißstrahles stellen und gewährleisten darüber hinaus einen besonders fließenden Übergang der miteinander zu verbindenden Fügepartner.

Bestehen die Fügepartner jeweils aus Gußwerkstoffen, beispielsweise aus Aluminiumgußlegierungen, kann auf den Einsatz von Zusatzwerkstoffen in den meisten Fällen verzichtet werden. Die in Überlappung gebrachten zu verbindenden Berührungsflächen beider Fügepartner stel­ len genügend aufschmelzbares Material zur Verfügung, so daß die Gefahr von Restspalten vermieden werden kann. Die auf diese Weise entstehenden, durchgehenden Schweißnähte weisen verbesserte Kraftverläufe auf und sind darüberhinaus gas- und flüssigkeitsdicht.

Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Reibschlußverbindung zwischen den Fügepartnern vor dem Schweißen kann auch zur Fixierung bzw. Verklemmung von Bauteilen genutzt werden, die in den sich ergebenden, offenen Hohlkörper gesteckt bzw. zuvor eingelegt werden können. Auf diese Weise lassen sich größere Baugruppen zusammenstecken und an­ schließend in einfacher Weise fest miteinander durch Schweißen verbinden.

Durch das gegenseitige Fixieren der ineinander ge­ klemmten Bauteile sowie ineinander gesteckten Baugruppen können entsprechend angepaßte Kantengeometrien sowie Einführschrägen und das Vorsehen von Stoßkanten bzw. Anschlägen vorteilhaft genutzt werden. Im Leichtbau mit Aluminiumlegierungen können beispielsweise Strangpreß­ profile durch Gußknoten miteinander verbunden werden. Auch hier ist der Einsatz von Zusatzwerkstoffen nicht erforderlich, weil die Gußteile genügend Silizium bein­ halten, wodurch die Gefahr des Auftretens von Heißris­ sen beseitigt ist.

Werden wie vorstehend bereits erwähnt weitere Verbin­ dungsstücke bzw. Baugruppen noch vor dem Zusammenfügen der einen offenen Hohlkörper ergebenden Fügepartner eingebracht, so kann gegebenenfalls die bei wenigstens einem Fügepartner vorzusehende Stoßkante entfallen, da die bereits eingelegten bzw. eingeklemmten Bauteile bereits als Anschlag dienen können.

Neben dem Zusammenfügen zweier Fügepartner, die einen offenen Hohlkörper ergeben, sind mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren auch die Herstellung geschlossener Hohlkörper möglich. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können beispielsweise zwei halbschalenartige Fügepartner ineinander gefügt werden, so daß sie im ineinandergefügten Zustand ebenfalls über eine selbsthemmende Reibschlußverbindung gegeneinander fixiert sind. Dies jedoch setzt voraus, daß der Fügepartner, der in den anderen Fügepartner eingeführt wird, relativ zum Innendurchmesser des aufnehmenden Fügepartners einen Außendurchmesser mit etwas Übermaß aufweist. Der Fügevorgang wird zum einen durch das Vorsehen einer Einführschräge auf beide sich gegenüber­ liegenden Halbschalenkanten erleichtert, wodurch sich beide Fügepartner während des Zusammenfügens selbst zentrieren. Zum anderen wird die Fügetiefe über eine Stoßkante vorgegeben, die im aufnehmenden, halbschalenförmigen Fügepartner vorgesehen ist. Durch die Klemmwirkung sind ebenfalls jegliche Spalte zwi­ schen den Fügepartnern im Bereich der Fügestelle eliminiert bzw. minimiert.

Das Zusammenfügen beider vorstehend genannter, halb­ schalenförmig ausgebildeter Fügepartner kann auch durch Erwärmung des Fügepartners, in dem der andere eingefügt werden soll, vorgenommen werden. Auf diese Weise kann der innere Fügepartner ohne Kraftaufwand in den ausgedehn­ ten äußeren Fügepartner eingebracht werden, wobei sich nach Abkühlen des äußeren Fügepartners und die damit einhergehende Volumenkontraktion sich selbständig eine Reibschlußverbindung im Fügebereich ergibt.

Ein weiterer Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Zusammenfügen und Verschweißen zweier Bleche, Platten bzw. Profile im Stumpfstoß. Hierbei werden die zu verbindenden Fügepartner wenigstens entlang einer ihrer Seitenkanten kraftbeaufschlagt aneinander gefügt, so daß Zwischen­ spalte eliminiert werden. Die Stoßkanten beider zu ver­ bindenden Fügepartner weisen in vorteilhafter Weise besondere Kantengeometrien bzw. Anschläge auf, die ein vereinfachtes und sicheres gegenseitiges Positionieren ermöglichen. Die unter Kraftbeaufschlagung zusam­ mengefügten Fügepartner werden anschließend mittels Schweißverfahren, beispielsweise Strahlschweißen oder auch konventionelles Schweißen miteinander verbunden. Besonders geeignete Kantengeometrien weisen einen stufenförmigen Querschnitt auf, oder berühren sich gegenseitig entlang schräger Schnittflächen. Ebenso sind Kantengeometrien geeignet, die einen Querschnitt entsprechend einer Nut-und Federverbindung aufweisen. Fügepartner mit Kantengeometrien der letztgenannten Art werden kraftbeaufschlagt ineinandergesteckt, so daß sie bereits aufgrund ihrer Kantengeometrie eine gegenseiti­ ge feste Fügeverbindung durch eine selbsthemmende Reibschlußverbindung eingehen.

Insbesondere bei Stumpfstoß-Verbindungen, d. h. die Seitenkanten verlaufen senkrecht zu den Berührflächen, sind Strahlschweißverfahren aufgrund ihres Tiefschweißeffek­ tes besonders vorteilhaft, denn auf diese Weise lassen sich auch größere Blechdicken bzw. Wandstärken, bei­ spielsweise 6 mm, vollständig durchschweißen und somit sicher fügen. In einem der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Fügeverbindungen spielt die Herstel­ lung einer fixierenden Reibschlußverbindung zwischen den beiden zu verschweißenden Fügepartnern die zentrale Rolle.

Durch die auf diese Weise zusammengesetzten Bauteile noch vor dem Schweißvorgang, können das Handling, die Haltevorrichtung sowie die Logistik sehr stark verein­ facht werden. Insbesondere vor dem Hintergrund zuneh­ mender Automatisierung in der Fertigung und der Einfüh­ rung moderner Fügetechniken, wie z. B. dem Laserstrahl­ schweißen eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders, zumal es jeglichen Qualitätsanforderungen, der Zeit- und Kostenminimierung sowie der Resourcen­ schonung gerecht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Zusammenfügen zweier einen U-förmigen Quer­ schnitt aufweisende Fügepartner zu einem offenen Hohlkörper,

Fig. 2a bis 2f Zusammenfügen von Blechen, Platten und Profilen im Überlappstoß sowie im T-Stoß, sowie

Fig. 3a bis 3e Zusammenfügen von Blechen, Platten und Profilen entlang einer Seitenkante im Stumpfstoß.

Anhand von Fig. 1 soll das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines offenen Hohlkörpers beschrieben werden. Die erfindungsgemäße Fügeverbindung soll am Beispiel eines sogenannten Space-Frames aus Alumi­ niumlegierungen, einer neuartigen, besonders leichten und dennoch sehr stabilen Karosseriekonstruktion, verdeutlicht werden. Ein Space-Frame kann beispiels­ weise aus Strangpreßprofilen und Gußknoten bestehen. Hierbei werden Strangpreßprofile durch die im weiteren näher beschriebenen Gußknoten verbunden. Die Gußknoten sind dabei offene Hohlkörper, die aus zwei zusammenge­ schweißten Gußteilen bestehen. Ein schematisch darge­ stellter Gußknoten ist in Fig. 1 dargestellt.

Mittels einer Haltevorrichtung H wird ein erster Fügepartner 1, der ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweist, möglichst spannungsfrei und in der Auf­ lageebene beweglich fixiert. Hierzu greifen zwei Haltedorne der Haltevorrichtung H durch eine untere Öffnung des Fügepartners 1 ein und verspreizen sich in diese Öffnung.

Ein zweiter Fügepartner 2 wird von Greiferbacken G1 und G2 unter Ausübung elastischer Verformungskräfte derart gehalten, daß die Schenkel S1 und S2 des Fügepart­ ners 2 elastisch verformt und somit vorgespannt werden.

Die elastische Verformung des Fügepartners 2 erfolgt in der Weise, daß der lichte Abstand beider Schenkelendenaußenseiten S1 und S2 maximal dem Ab­ stand der Innenseiten der Schenkelenden des ersten Fügepartners 1 entspricht. In dieser Stellung können beide Fügepartner ineinander gefügt werden.

Besonders vorteilhaft sind die an den Schenkelenden S1 und S2 des Fügepartners 2 vorgesehenen Einführschrägen E1 und E2, die das Ineinanderfügen beider Fügepartner durch Selbstzentrierung erleichtern. Den Ein­ führschrägen E1 und E2 entsprechend im zusammengefügten Zustand gegenüberliegend weist der Fügepartner 1 eine auf der Innenseite der Schenkel Stoßkanten 3 und 4 auf, die die Eindringtiefe des Fügepartners 2 in den Fügepartner 1 begrenzt.

Sind beide Fügepartner in der beschriebenen Weise gemäß der unteren Bilddarstellung der Fig. 1 zusammengefügt, so werden die Greiferarme G1 und G2 von dem Fügepartner 2 weggefahren. Die freiwerdende elastische Vorspannung des Fügepartners 2 lastet nun ausschließlich an den Überlappbereichen zwischen den beiden Fügepartnern. Die Vorspannung ist dabei so groß gewählt, daß es zwischen den beiden Fügepartnern zu einer Reibschlußverbindung kommt. Durch die entstehende Klemmkraft zwischen den beiden Fügepartnern und der sich dadurch ergebenden Selbsthemmung sind für das nachfolgende Schweißen keine weiteren Spannmaßnahmen erforderlich. Sind bereits in den Hohlraum beider Fügepartner weitere Baugruppen bzw. Strangpreßprofile eingelegt worden, so können diese durch den vorstehend beschriebenen Fügeprozeß ebenfalls fest mit eingeklemmt werden.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu se­ hen, daß während des Verschweißens beider Fügepartner keine weiteren Spann- bzw. Klemmhilfsmittel verwendet werden müssen.

Die in Fig. 1 dargestellten, zusammengefügten Füge­ partner 1 und 2 werden vorzugsweise mit Strahlschweiß­ verfahren, beispielsweise Laser- oder Elektronenstrahl­ schweißen miteinander fest verbunden. Siehe hierzu die stilisiert eingetragenen Schweißstrahlkegel SK.

Der Einsatz von Strahlschweißverfahren kann in seiner Schweißwirkung dadurch verbessert werden, indem die äu­ ßere Kante des Fügepartners 1, der den Fügepartner 2 teilweise umschließt eine angepaßte Kantengeometrie aufweist. So sind besonders abgeschrägte Kanten gemäß der Detaildarstellung in der Fig. 1 mit den Bezugszei­ chen K1 für den Einsatz von Laser- bzw. Elektronen­ strahlschweißen von Vorteil, da hierdurch eine kerbarme Kehlnaht erzeugt wird. Ebenso eignen sich besonders gefaste Kanten (siehe hierzu Detaildarstellung K2), die eine I-Naht ergeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch zur Verbindung von Blechen, Platten und Profilen im Über­ lappstoß sowie im T-Stoß oder Eckstoß gemäß Fig. 2 angewendet werden. Als Anwendung ist hierzu die Inte­ gralbauweise von z. B. Schienenfahrzeugen denkbar.

Auf einer Aufnahmeeinheit A wird ein erster Fügepartner F1 einseitig horizontal fixiert. An seinem zu fügenden Ende weist der Fügepartner F1 eine Einführ­ schräge E auf. Ebenfalls horizontal einseitig, kraft­ beaufschlagt (siehe hierzu die Kraft F, die bei­ spielsweise über eine Federkraft zur Verfügung gestellt wird) ist ein zweiter Fügepartner F2 in der Aufnahmeeinheit A vorgesehen. Der Fügepartner F2 weist eine Stoßkante S auf, gegen die die Einführschräge E des Fügepartners F1 gedrückt wird. Senkrecht zum ge­ meinsamen Überlappbereich der Fügepartner F1 und F2 wirkt eine weitere Kraft K. Der Fügepartner F2 weist über­ dies eine angepaßte Kantengeometrie in der Weise auf, daß die unmittelbar mit einem Schweißstrahl zu behandelnde Kante schräg angeschnitten ist. Auf diese Weise wird eine Kehlnaht erhalten. In Fig. 2b sind weitere Ausführungsformen, der sich gegenseitig über­ lappenden Fügepartner ausgeführt. Aus den Darstellungen ist zu entnehmen, daß die Stoßkanten unterschiedlich ausgestaltet sein können. Aus Fig. 2c sind weitere an das Strahlschweißen angepaßte Kantengeometrien darge­ stellt, die jeweils eine gefaste Außenkante des Füge­ partners 2 aufweisen, und die nach dem Schweißvorgang eine I-Naht ergeben.

Ebenso können Fügepartner in T-Stoß mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren miteinander verbunden werden. Gemäß Fig. 2d weist hierzu ein Fügepartner eine Ausnehmung bzw. eine Nut auf, in die entsprechend der andere Fügepartner eingepreßt werden kann, so daß zwischen Ihnen eine Reibschlußverbindung entsteht. Durch an­ schließendes Strahlschweißen kann eine feste Verbindung zwischen beiden Fügepartnern hergestellt werden.

In Fig. 2e ist eine alternative Kantengeometrie für einen T-Stoß dargestellt, der zwei Fügepartner mit einer Nut-Feder-Kantenverbindung darstellt. Auch hier werden beide Fügepartner mittels nachfolgender Strahl­ schweißtechnik fest miteinander verbunden.

In Fig. 2f ist der Fall eines Eckstoßes dargestellt.

In Fig. 3a bis 3e werden verschiedene alternative Kantengeometrien für das Zusammenfügen zweier Bleche, Platten sowie Profilen im Stumpfstoß dargestellt. Die Fig. 3a und 3b zeigen die gleiche Anordnung wie Fig. 2ä, in der jedoch zwei zur verfügende Platten F1 und F2 dargestellt sind, die im Stumpfstoß miteinander in Verbindung gebracht werden und anschließend mittels Strahlschweißen SK fest miteinander verbunden werden. Durch eine senkrecht auf die linke Platte wirkende Kraft K, die durch einen Niederhalter N erzeugbar ist sowie durch einen z. B. durch Federkraft F vorgespannten Schlitten SF werden beide Fügepartner F1 und F2 fest gegeneinander gedrückt und mittels eines Laserstrahles SK (siehe Fig. 3b) miteinander fest verschweißt.

Die zu verbindenden Seitenkanten können beispielweise die in Fig. 3c dargestellten Kantengeometrien auf­ weisen. Hierzu zählen stufenförmige Querschnittsprofile, schräg angeschnittene Querschnittsprofile oder wie in der rechten Darstellung gemäß Fig. 3c Querschnittsprofile gemäß dem Nut- und Federprinzip mit Selbsthemmung durch Reibschlußverbindung.

Neben den angepaßten Kantengeometrien gemäß Fig. 3c sind jedoch auch geradlinig geschnittene Kantenverbin­ dungen denkbar, wie sie in den Fig. 3d bis e darge­ stellt sind. In der Fügeanlage A gemäß Fig. 3d werden zwei miteinander in Verbindung zu bringende Fügeteile F1 und F2 zunächst mit einem kleinen Überlapp aufei­ nander gelegt.

Zuerst wird F1 in A und anschließend F2 wie in Fig. 3d dargestellt eingelegt. Nun erfolgt der Positioniervorgang einschließlich Spalteliminierung. Ein Schiebewerkzeug W wird auf F1 aufgesetzt und verfährt in Richtung F2. Das Schiebewerkzeug W schiebt dabei F2 gegen die Kraft F so weit zurück bis F2 von F1 rutscht, wodurch F2 und F1 stumpf gegeneinander stoßen.

Die Kraft F eliminiert dabei den Spalt zwischen F1 und F2 und drückt beide Fügeteile F1 und F2 definiert gegen den rechten Anschlag.

Das Schiebewerkzeug W und ein Stempel Sp spannen während des Schweißens die Fügeteile fest ein und verhindern ein Hochklappen oder Hochbiegen der Platten. Ohne angepaßte Kantengeometrie üben während des Schweißvorganges sowohl das Schiebewerkzeug W sowie der Stempel SP jeweils eine Normalkraft auf die zu verschweißenden Platten F1 und F2 aus. Mit angepaßter Kantengeometrie wie in Fig. 3a und b dargestellt, kann das Niederhalten von der Platte F1 entfallen, da dies durch die Kraft K über die Kantengeometrie erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf metal­ lische Werkstoffe begrenzt, sondern eignet sich auch für die Verbindung von Kunststoffwerkstoffen. Hierbei ist es von Vorteil, daß bei I-Nähten im Überlapp­ stoß der obere, dem Schweißstrahl zugewandte, Fügepart­ ner transparent und der untere opak ist, so daß der Schweißstrahl bis zur Fügestelle vordringen kann und erst dort absorbiert wird.

Claims (14)

1. Verfahren zur gegenseitigen Verbindung von Füge­ partnern, die teilweise in Überlappung gebracht werden und, von denen wenigstens ein Fügepartner eine Stoßkan­ te aufweist, welche den Überlappbereich begrenzt und gegen die der andere Fügepartner derart gedrückt wird, daß sich beide Fügepartner im Überlappbereich kraftbe­ aufschlagt berühren, so daß sie in diesem Bereich zur gegenseitigen Fixierung eine selbsthemmende Reif­ schlußverbindung eingehen bevor sie mittels Schweißverfahren verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügepartner Profile mit U-förmigem Querschnitt sind, die nach der gegen­ seitigen Fixierung einen offenen Hohlkörper ergeben, wobei ein erster Fügepartner mittels einer Haltevor­ richtung derart gelagert wird, daß die beiden Schenkel­ enden des Profils frei zugänglich sind und in das Pro­ filinnere orientierte Stoßkanten aufweisen,
daß der zweite Fügepartner von einer Handhabungsvor­ richtung an den beiden gegenüberliegenden Schenkeln unter Ausübung elastischer Verformungskräfte gehalten wird und die Schenkel derart elastisch verformt, so daß der lichte Abstand beider Schenkelendenaußenseiten maximal dem Abstand der Innenseiten der Schenkelenden des ersten Fügepartners entspricht,
daß die Handhabungsvorrichtung den zweiten Fügepartner in den inneren Schenkelbereich des ersten Fügepartners einführt, bis der zweite Fügepartner mit seinen Schen­ kelenden an der Stoßkante des ersten Fügepartners an­ stößt,
daß die elastischen Verformungskräfte, die von der Handhabungsvorrichtung auf die Schenkel des zweiten Fügepartners ausgeübt werden zumindest reduziert wer­ den, und
daß die über die sich bildende Reibschlußverbindung gegenseitig fixierten Überlappbereiche beider Fügepart­ ner gegenseitig verschweißt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Schen­ kelenden des ersten Fügepartners als abgeschrägte Kante (Kehlnaht) oder als gefaste Kante (I-Naht) ausgebildet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fügepartner zumindest im Überlappbereich eine Einführschräge auf­ weist, wodurch eine Selbstzentrierung beim Einbringen des zweiten Fügepartners in den ersten ermöglicht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführschrägen, Stoß kante und Kantengeometrien während des Gießens oder Formens der Fügepartner mit berücksichtigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißverfahren mit­ tels Laser- oder Elektronenstrahlschweißen durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser- oder Elektronen­ strahl schräg auf den Überlappungsbereich beider Füge­ partner gerichtet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügepartner Formteile aus Guß- oder Knetwerkstoffen sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügepartner aus metal­ lischen Werkstoffen, vorzugsweise Aluminiumlegierungen, oder aus Kunststoff bestehen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügepartner platten­ förmig sind und jeweils einseitig in Gegenlager fixiert werden, so daß die zu verbindenden Plattenbereiche frei zugänglich sind.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß über die Gegenlager auf die Fügepartner derart Kraft ausgeübt wird, daß im Über­ lappbereich der Fügepartner eine Reibschlußverbindung entsteht.

12. Verfahren zur gegenseitigen Verbindung zweier Füge­ partner, die wenigstens entlang einer ihrer Seitenkan­ ten derart zusammengefügt werden, daß sich beide Füge­ partner im Kantenbereich kraftbeaufschlagt berühren, so daß sie in diesem Bereich zur gegenseitigen Fixierung eine Reibschlußverbindung eingehen bevor sie mittels Schweißverfahren verbunden werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengefügten Kan­ tenbereiche einander angepaßte Kantengeometrien auf­ weisen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenbereiche eine Stoßkante oder eine Kehlnaht aufweisen oder schräg angefast sind.