DE19753110A1

DE19753110A1 - Verfahren zur Herstellung eines Patchwork-Umformteiles

Info

Publication number: DE19753110A1
Application number: DE1997153110
Authority: DE
Inventors: Conrad Oehlerking; Frank Dr Welsch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-11-29
Filing date: 1997-11-29
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2017-11-30
Also published as: DE19753110B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Patchwork-Umformteiles mit einer bereichsweise ausgebildeten Mehrfachblechstruktur, insbesondere Doppelblechstruktur, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für ein Fahrzeug oder eine Fahrzeug karosserie.

Patchwork-Umformteile weisen ein Basisblech und zur Verstärkung desselben in einem oder mehreren mechanisch höher beanspruchten lokalen Bereich(en), z. B. Scharnier- und Feder beinaufnahmen, Anschläge für Türen und Klappen, Ansatzbereiche für Holme oder sonstige tragende Elemente, mindestens ein Verstärkungsblech auf, um diese Bereiche in ihrer Dicke entsprechend der beim Einsatz des Umformteiles auftretenden, weitgehend vorbestimmba ren Belastung anzupassen und die räumliche Ausdehnung der Verstärkungsbleche auf ein Minimum zu begrenzen. Grundsätzlich ist es dabei auch möglich, unterschiedliche Werkstof fe oder unterschiedliche Werkstoffqualitäten miteinander zu kombinieren. Dadurch wird ein unnötiger Materialaufwand vermieden und eine Gewichtsreduzierung erzielt, wobei auch die Dicke des Basisbleches reduziert werden kann.

Dabei kann auf dem Basisblech in einem vorbestimmten Bereich ein erstes Verstärkungs blech und auf diesem in einem ebenfalls vorbestimmten Bereich ein weiteres Verstärkungs blech angeordnet sein. Auch ist die bereichsweise Anordnung mehrerer Verstärkungsbleche auf dem Basisblech oder dem ersten Verstärkungsblech möglich. Nach der DE 195 24 235 A1 kann das oder können die Verstärkungsbleche vor dem Umformprozeß mit einer bewähr ten Fügetechnik, wie Löten, Kleben, Schweißen (insbesondere Punkt- oder Laserschwei ßen), Clinchen oder Kombinationen dieser Fügeverfahren, auf dem Basisblech befestigt werden. Dabei kann es jedoch in Abhängigkeit vom Umformungsgrad zu unerwünschten Spannungen im jeweiligen Verbindungsbereich der Bleche kommen.

Es ist aus der DE 43 07 563 A1 weiterhin bekannt, ein derartiges Patchwork-Umformteil derart herzustellen, daß das oder die Verstärkungsblech(e) vor dem gemeinsamen Umfor men zumindest teilweise am Basisblech befestigt und nach dem Umformen durch Ver schweißen abschließend unlösbar mit diesem verbunden wird (werden). Dadurch wird die Umformung erleichtert, weil die Verstärkungsbleche und das Basisblech unabhängig von einander fließen und sich relativ zueinander bewegen können, und es werden Spannungen zwischen den Blechen, insbesondere im Verbindungsbereich, vermieden. Die verfahrensge mäß nach dem Umformen vorzunehmende End-Befestigung der Bleche aneinander kann jedoch in Abhängigkeit von der Gestalt des Patchwork-Umformteiles aufwendig sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Patchwork-Umformteiles nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das mit einem reduzierten Aufwand durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Patchwork-Umformteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Danach werden die zur Bildung eines Patchwork-Umformteiles aufeinander anzuordnenden Bleche vor dem Umformen mit einem Metall-Klebstoff ganzflächig oder bereichsweise anein ander fixiert und anschließend ein- oder mehrstufig umgeformt, wobei die Härtung des Metall-Klebstoffs erst während oder nach dem Umformen abgeschlossen oder erst nach dem Umformen bewirkt wird. Durch diese Verfahrensweise entfällt ein End-Befestigungs- Verfahrensschritt der gemeinsam umgeformten Bleche nach dem Umformprozeß. Dadurch, daß sich das Basisblech und die Verstärkungsbleche während der Umformung noch relativ zueinander bewegen können, treten überdies keine oder nur minimale Spannungen zwischen den Blechen auf, so daß auch Eigenspannungen im fertigen Patchwork-Umformteil auf ein Minimum reduziert oder ganz vermieden sind. Außerdem ändert sich die Blechdicke des Umformteiles durch den Umformprozeß kaum. Die zwischen den Blechen befindliche Klebstoffschicht stellt auch einen ausgezeichneten Korrosionsschutz dar.

Dabei kann der Metall-Klebstoff ein warmaushärtender Kleber sein, dessen Härtung erst nach dem Umformen bewirkt wird. Dazu kann das fertige Patchwork-Umformteil erwärmt werden, wobei der Erwärmungsprozeß so gestaltet sein muß, daß wohl der Kleber härtet, die Werkstoffeigenschaften der Bleche aber nicht beeinträchtigt werden.

Der Härtungsprozeß des Klebers kann jedoch auch durch eine Elektronenstrahlbehandlung bewirkt werden.

Zur besseren Handhabung der aufeinander angeordneten und durch den nichtgehärteten Kleber nur schwimmend miteinander verbundenen Bleche empfiehlt es sich, wenigstens einen Schweißpunkt zu setzen. Durch diesen werden die Bleche aneinander fixiert, können sich jedoch während der Umformung relativ zueinander bewegen.

Der Metall-Klebstoff kann vorteilhaft in Form einer Folie oder eines Bandes zwischen den Blechen angeordnet werden. Derartige Klebstoff-Folien sind als Heißschmelzklebefolien, und derartige Bänder sind als Kleber-Verbindungs-Bänder (structural bonding tapes) bekannt. Dabei kann die Größe und die Gestalt der Folie oder des Bandes an die des jeweiligen Verstärkungsbleches angepaßt werden, und es können auch Ausnehmungen in diese eingebracht werden, wenn die Verbindung zwischen den Blechen nur bereichsweise erfolgen soll.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In der zugehö rigen Zeichnung zeigen schematisch:

Fig. 1 ein Patchwork-Umformteil in einer Draufsicht vor einem Umformprozeß,

Fig. 2 das Umformteil der Fig. 1 in einer Seitenansicht,

Fig. 3 das Umformteil der Fig. 1 und 2 nach einem Umformprozeß,

Fig. 4 eine weitere Ausführung eines Patchwork-Umformteiles und

Fig. 5 dieses Umformteil der Fig. 4 in einer Seitenansicht.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Basisblech 1, auf dem ein erstes Verstärkungsblech 2 und ein zweites Verstärkungsblech 3 übereinander angeordnet sind. Zwischen den Blechen ist jeweils eine Lage einer an die Größe und Gestalt des jeweiligen Verstärkungsbleches ange paßten thermoplastischen, z. B. 50 µm dicken Heißschmelzklebefolie 4 (handelsüblich z. B. Sikadeflex® HS 11/90 VP68 der Sika Werke GmbH Leipzig) auf der Basis einer EVA/PUR- Acryl-Verbindung zur Verklebung der nicht oberflächenvorbehandelten benachbarten Bleche eingelegt. Die Bleche und die Folien sind zur Lagefixierung durch einen Schweißpunkt 5 aneinandergeheftet. Dieser Verbund wird in einem Abkantwerkzeug kalt zu dem in Fig. 3 dargestellten Winkelstück umgeformt. Anschließend wird das Winkelstück bei einer Temperatur von 160°C ca. 180 min getempert. Bei dieser thermischen Behandlung härtet der die Heißschmelzklebefolie bildende Metall-Klebstoff unter Bildung einer festen Klebeverbindung aus.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfah ren hergestellten Patchwork-Umformteiles. Bei dieser sind zwei Verstärkungsbleche 6 und 7 nebeneinander auf einem Basisblech 8 auf einem auf diesem aufgelegten Kleber-Verbin dungs-Band (structural bonding tape) 9 angeordnet. Die jeweilige Dicke der beiden Verstär kungsbleche 6 und 7 ist in Abhängigkeit von der zu erwartenden Belastungsstruktur des im Fahrzeug eingebauten Umformteiles vorbestimmt und unterschiedlich, wie aus Fig. 5 zu er kennen ist. Die beiden Verstärkungsbleche 6 und 7 sind an den einander zugewandten Rän dern in gleicher Weise sägeblattartig profiliert, wobei die gebildeten zahnartigen Vorsprünge 10 und 11 gerade Flanken aufweisen und gegenseitig in Eingriff stehen. In dieser form schlüssigen Anordnung sind die Verstärkungsbleche 6 und 7 am Basisblech 8 mit jeweils zwei Schweißpunkten 12 fixiert. Das Kleber-Verbindungsband 9 ist 0,2 mm dick und nach der Umformung (Fig. 5) einer 25 min dauernden Temperung von ca. 140°C unterzogen worden. Nach diesem Temperungsprozeß sind die Teile fest miteinander verbunden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Patchwork-Umformteiles mit einer bereichsweise ausgebildeten Mehrfachblechstruktur, bei dem die Bleche vor dem Umformen aneinander fixiert und anschließend ein- oder mehrstufig umgeformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (1; 2; 3 oder 6; 7; 8) ganz oder bereichsweise mit einem Metall-Klebstoff (Heißschmelzklebefolie 4; Kleber-Verbindungs-Band 9) aneinander fixiert werden, dessen Härtung erst beim oder nach dem Umformen abgeschlossen oder nach dem Umformen bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Klebstoff (Heißschmelzklebefolie 4; Kleber-Verbindungs-Band 9) ein warmaushärtender Kleber ist, dessen Härtung nach dem Umformen bewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung des Metall- Klebstoffs (Heißschmelzklebefolie 4; Kleber-Verbindungs-Band 9) durch eine Erwärmung des Patchwork-Umformteiles bewirkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung des Metall- Klebstoffs (Heißschmelzklebefolie 4; Kleber-Verbindungs-Band 9) durch eine Elektronenstrahlbehandlung bewirkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Bleche (1; 2; 3 oder 6; 7; 8) durch wenigstens einen Schweißpunkt (5; 12) gesichert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Klebstoff in Form einer Heißschmelzklebefolie (4) oder eines Kleber- Verbindungs-Bandes (9) zwischen den Blechen (1; 2; 3 oder 6; 7; 8) angeordnet wird.