DE19947206B4

DE19947206B4 - Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, durch Buckelschweißen

Info

Publication number: DE19947206B4
Application number: DE1999147206
Authority: DE
Inventors: Andreas Richter; Bernhard Arbesmeier; Peter Dipl.-Ing. Kössler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2019-10-02
Also published as: DE19947206A1

Abstract

Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, durch Buckelschweißen,
bei dem ein Bauteil wenigstens einen erhabenen Schweißbuckel aufweist, der in einer Schweißzone, vorzugsweise einer Punktschweißzone, mit einer Anlagestelle am anderen Bauteil anliegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schweißbuckel (6; 15; 25; 30) einen Buckelsockel (9; 16; 26; 31) mit einer die Anlagestelle bildenden Sockelfläche (8; 17; 27; 32) aufweist,
daß in die Sockelfläche (8; 17; 27; 32) eine erhabene Buckelstruktur (10; 18; 28; 33) mit einer Mehrzahl von Buckelvorsprüngen eingeprägt ist,
daß beim Stromdurchgang durch die Schweißzone (7) der Schweißbuckel (6; 15; 25; 30) von der Buckelstruktur (10; 18; 28; 33) her abschmilzt und am anderen Bauteil (5) eine vorzugsweise dünne Schmelzschicht (36) ausgebildet wird, so daß die beiden Bauteile (4, 5) nach deren Zusammenpressen im Bereich der Schweißzone (7) eine Bauteilverbindung ohne Oberflächenbeschädigung ausbilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, durch Buckelschweißen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Buckelschweißen ist eine Form des Widerstandspreßschweißens, bei dem der elektrische Widerstand in der Schweißzone beim Stromdurchgang die zum Schweißen erforderliche Wärme erzeugt. Dabei werden die beiden in einer Schweißzone aneinanderliegenden Bauteile, von denen eines mit einem Schweißbuckel versehen ist, durch Elektroden aufeinandergedrückt. Als Schweißstrom wird entweder Wechsel- oder Gleichstrom vorzugsweise mit hoher Stromstärke bei niedriger Spannung verwendet. Dabei besteht bei langen Schweißzeiten die Gefahr, daß es z.B. durch die Elektroden zu Oberflächenbeschädigungen, wie z.B. Eindellungen oder Beschädigung von Schutzüberzügen, an den beiden zu verbindenden Bauteilen kommt. Es werden daher nur kurze Schweißzeiten mit kurzem Elektrodenkontakt angestrebt.

Aus der gattungsgemäßen DE 36 35 946 A1 ist ein Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile durch Buckelschweißen bekannt, bei dem ein Bauteil wenigstens einen erhabenen Schweißbuckel, der in einer Schweißzone, vorzugsweise einer Punktschweißzone, mit einer Anlagestelle am anderen Bauteil anliegt. Konkret weist der Schweißbuckel hier an seinem oberen Ende eine Abrundung auf, um am anderen Bauteil eine lediglich punktförmige Anlage herzustellen. Mit einem derartigen Schweißbuckel soll für kurze Schweißzeiten eine Stromkonzentration lediglich an der Kontaktstelle erreicht werden sowie eine Stromkonzentration am Umfang des Schweißbuckels, wie dies bei einer flächigen Anlage des Schweißbuckels als Folge des Oberflächen- oder Skineffekts der Fall ist, vermieden werden. Durch die punktförmige Stromkonzentration in der Schweißbuckelmitte besteht jedoch wiederum die Gefahr, daß die Schweißbuckel bei den erwünschten kurzen Schweißzeiten insbesondere an den unteren Rand- und Umfangsbereichen nur teilweise abgeschmolzen werden, so daß nur eine unzureichende Schweißverbindung hergestellt wird. Dies ist insbesondere bei breiteren Schweißbuckeln der Fall, wie diese z.B. zur Ausbildung einer flächigeren Punktschweißverbindung oftmals erforderlich sind.

Ferner ist aus der DE 43 33 283 A1 zur Verbindung zweier aneinanderliegender Bauteile durch Buckelschweißen ein Verfahren bekannt, bei dem der Schweißbuckel in ähnlicher Weise wie bei der DE 36 35 946 A1 als vorspringende Kante oder Schneide ausgebildet ist. Alternativ wird hier vorgeschlagen, in einer Schweißzone eine Vielzahl von punktförmigen Schweißbuckeln vorzusehen. Auch hier soll wiederum über die Schweißbuckel eine hohe Stromdichte im Bereich der Anlagestelle am anderen Bauteil erzeugt werden, wobei auch hier wieder die Gefahr besteht, daß die Schweißbuckel insbesondere bei den erwünschten kurzen Schweißzeiten an den unteren Rand- und Umfangsbereichen nicht oder nur teilweise abgeschmolzen werden, so daß eine insgesamt nur unzureichende Schweißverbindung herstellbar ist.

Schweißbuckel entsprechend denen der DE 43 33 283 A1 sind auch aus der DE 35 25 019 A1 bekannt, wo der Schweißbuckel als spitzwinkliger Kegel ausgeführt ist. Weitere punktförmige Schweißbuckel sind auch aus der DE 36 05 115 A1 bzw. aus der DE 31 42 692 A1 bekannt, wobei bei ersterer der Schweißbuckel auch ring- oder linienförmig ausgebildet sein kann.

Ferner ist aus der DE 27 25 564 A1 ein Verfahren zum Buckelschweißen bekannt, das insbesondere zum Verbinden von beschichteten Drähten mit einem Werkstück dient. Die Werkstückoberfläche ist hier im Bereich der Schweißzone mit einem in die Werkstückoberfläche eingeprägten Riffelbuckelmuster versehen. Weiter werden erhabene Schweißbuckel vorgeschlagen, die eine breite, rechteckige oder quadratische Auflagefläche für den Draht ausbilden, wobei hier auf der gegenüberliegenden Seite der erhabenen Schweißbuckel ein Hohlraum ausgebildet ist, in dem beim Schweißen ein Wärmestau entsteht, um in der Schweißzone auch bei kurzen Schweißzeiten eine ausreichend hohe Temperatur zu erhalten.

Schließlich ist aus der DE 40 18 880 C2 ein Verfahren zur Herstellung von Stößeln bekannt, bei der eine Stirnseite eines freien Rohrendes mit einer zylindrischen Abdeckung verschweißt werden soll. Um beim Verschweißen dieser beiden Bauteile einen allzu starken Neigungswinkel zwischen diesen beiden Bauteilen zu vermeiden, sind hier auf der zylindrischen Abdeckung erhabene Längsbuckel als Schweißbuckel vorgesehen, die beim Verschweißen auf dem freien Rohrende aufliegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, durch Buckelschweißen zur Verfügung zu stellen, bei dem bei kurzen Schweißzeiten eine sehr gute Stromführung mit hoher Stromdichte in einem Schweißbuckel erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 weist der Schweißbuckel einen Buckelsockel mit einer die Anlagestelle bildenden Sockelfläche auf. In diese Sockelfläche ist eine erhabene Buckelstruktur mit einer Mehrzahl von Buckelvorsprüngen eingeprägt. Mit dieser Ausbildung eines Schweißbuckels wird erreicht, daß beim Stromdurchgang durch die Schweißzone der Schweißbuckel von der Buckelstruktur her abschmilzt und am anderen Bauteil eine vorzugsweise dünne Schmelzschicht ausgebildet wird, so daß die beiden Bauteile nach deren Zusammenpressen im Bereich der Schweißzone eine Bauteilverbindung ohne Oberflächenbeschädigung der Sichtseite ausbilden.

Im Gegensatz zu den Buckelformen des Standes der Technik ist hier somit ein Schweißbuckel vorgesehen, der einen Buckelsockel aufweist, in dessen Sockelfläche eine erhabene Buckelstruktur eingeprägt ist. Wie praktische Versuche gezeigt haben, wird mit einem derartigen Schweißbuckel überraschend eine besonders gute gezielte und gerichtete Einleitung von Strom in den Schweißbuckel und damit in die Schweißzone möglich, da der Strom hier vom Buckelsockel ausgehend, in dem eine Art Vorkonzentration stattfindet, gezielt in die einzelnen Buckelvorsprünge der Buckelstruktur eingeleitet wird, in denen sich sehr hohe Stromdichten ergeben. Durch diese Ausbildung einer Vielzahl von Kontaktstellen mit dem anderen Bauteil mit jeweils hoher Stromdichte wird erreicht, daß trotz einer gewissen Stromkonzentration im Buckelsockel und damit dem erwünschten Auftreten eines Oberflächen- oder Skineffekts die Schweißbuckel auch bei kurzen Schweißzeiten vollständig abgeschmolzen werden und damit Schweißverbindungen mit hervorragender Qualität, d.h. insbesondere ohne Oberflächenbeschädigung, herstellbar sind.

Wie Schliffbilder einer Buckelschweißverbindung, bei der ein erfindungsgemäßer Schweißbuckel mit Buckelsockel und auf der Sockelfläche eingeprägter Buckelstruktur verwendet wurde, zeigen, wird mit einem derartigen Schweißbuckel eine besonders homogene Verbindung der beiden Bauteile erreicht. Insbesondere wird aufgrund der für eine gute Schweißverbindung ausreichenden kurzen Schweißzeiten bewirkt, daß die Wärmeeinflußzone die Oberfläche nicht erreicht, wodurch eine Oberfläche sich in der Struktur nicht verändert, was insbesondere bei Schutzüberzügen von Vorteil ist. So können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Oberflächenbeschädigungen, wie z.B.

Eindellungen oder eine Beschädigung einer Zinkschicht bei Stahlblechen, vermieden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist nach Anspruch 2 der Buckelsockel dabei zylinderförmig mit einer kreisförmigen Sockelfläche ausgebildet. Ein derartiger Buckelsockel ist einfach herstellbar, z. B. durch Prägen oder Ziehen des Bauteils, und eignet sich besonders für eine gute Stromführung in einem Buckelsockel. Grundsätzlich kann ein derartiger Buckelsockel aber auch jede andere geeignete Geometrie, z. B. eine rechteckige Geometrie, aufweisen.

Grundsätzlich ist es möglich, daß die erhabene Buckelstruktur eine gleichmäßige Höhe über der Sockelfläche aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einer optimierten Stromführung im Schweißbuckel sowie hoher Stromdichte in der Buckelstruktur verringert sich jedoch nach Anspruch 3 die erhabene Buckelstruktur in etwa von der Sockelflächenmitte ausgehend nach außen zum Sockelflächenrand hin in der Höhe der Buckelstruktur über der Sockelfläche.

In einer konkreten Ausführungsform ist nach Anspruch 4 die erhabene Buckelstruktur in der Art eines Kreuzes mit erhabenen Seitenarmen ausgebildet. Die Seitenarme sind dabei vorzugsweise gleichlang ausgebildet und erstrecken sich von der Sockelmitte ausgehend bevorzugt bis zum Randbereich der Sockelfläche. In einer nach Anspruch 5 bevorzugten Ausführungsform mit nahezu idealer Stromführung im Schweißbuckel und hoher Stromdichte in der Buckelstruktur verjüngen sich die erhabenen Seitenarme von der Sockelmitte ausgehend bis zu den freien Seitenarmenden hin in der Höhe über der Sockelfläche. Nach Anspruch 6 werden die Seitenarme mit einem dachförmigen Querschnitt mit vorzugsweise gleichlangen Seitenflächen ausgebildet, wobei die Seitenflächen der Seitenarme vorzugsweise in einem Winkel von 45° geneigt werden. Eine derartige Geometrie hat sich als vorteilhaft erwiesen.

In einer alternativen konkreten Ausführungsform der Buckelstruktur ist die erhabene Buckelstruktur nach Anspruch 7 durch mehrere konzentrische und voneinander beabstandete Kreisringprofile gebildet. Nach Anspruch 8 sind die Kreisringprofile jeweils mit einem dachförmigen Querschnitt mit vorzugsweise gleichlangen Seitenflächen ausgebildet und werden die Seitenflächen der Kreisringprofile vorzugsweise in einem Winkel von 45° geneigt. Eine besonders ideale Stromführung mit hoher Stromdichte in der Schweißzone wird nach Anspruch 9 insbesondere dadurch erreicht, daß sich die konzentrischen Kreisringprofile auf der Sockelfläche von innen nach außen in ihrer Höhe über der Sockelfläche verringern, wobei für weitere verbesserte Ergebnisse die konzentrischen Kreisringprofile auf der Sockelfläche nach Anspruch 10 von innen nach außen mit zunehmendem Abstand voneinander beabstandet werden.

In einer weiteren alternativen und bevorzugten Ausführungsform wird nach Anspruch 11 die erhabene Buckelstruktur vorzugsweise über die gesamte Sockelfläche durch eine Vielzahl von Pyramidenvorsprüngen gebildet. Dabei wird nach Anspruch 12 ein Pyramidenvorsprung vorzugsweise mit einer quadratischen Grundfläche sowie dreieckigen Seitenflächen ausgebildet. Zum Beispiel sind die dreieckigen Seitenflächen dabei als gleichseitige oder gleichschenklige Dreiecke ausgeführt. Die Pyramidenvorsprünge werden dabei nach Anspruch 13 bevorzugt regelmäßig auf der Sockelfläche angeordnet, d. h. daß die Grundflächen aneinander angrenzend ausgebildet werden. Eine besonders gute Stromführung im Schweißbuckel sowie eine hohe Stromdichte in der Buckelstruktur wird wiederum erreicht, wenn sich nach Anspruch 14 die Pyramidenvorsprünge auf der Sockelfläche von innen nach außen in der Höhe über der Sockelfläche verjüngen. Bevorzugt geht die Verjüngung der Pyramidenvorsprünge dabei von der Sockelmitte aus.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Buckelstruktur ist diese nach Anspruch 15 durch ein randseitig auf der Sockelfläche verlaufendes Kreisringprofil ausgebildet, wobei das Kreisringprofil nach Anspruch 16 durch eine Vielzahl aneinander angrenzender Pyramidenvorsprünge ausgebildet wird. Die Pyramidenvorsprünge werden dabei vorzugsweise mit einer nahezu quadratischen Grundfläche mit nahezu dreieckigen Seitenflächen, vorzugsweise in der Art gleichseitiger oder gleichschenkliger Dreiecke ausgebildet. Auch mit einer derartigen Ausbildung des Schweißbuckels mit Buckelsockel und erhabener Buckelstruktur auf der Sockelfläche werden sehr gute Ergebnisse hinsichtlich Stromführung in den Schweißbuckel und Stromkonzentration in der erhabenen Buckelstruktur erzielt.

Wie die praktischen Versuche gezeigt haben, eignet sich ein derartiges Verfahren nach Anspruch 17 insbesondere bei zu verbindenden Blechbauteilen, wobei die Blechbauteile vorzugsweise verzinkte Stahlbleche eines Kraftfahrzeugs sind, die z. B. im Bereich von Türeinstiegen und Klappenöffnungen sowie allgemein im Bereich von Verbindungen an Türen und Klappen angeordnet sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist nach Anspruch 18 vorgesehen, daß die Blechpaarung in der Schweißzone aus einem ersten, dünnen Blech als Sichtblech und einem zweiten, demgegenüber stärkeren Blech aufgebaut ist. Der Schweißbuckel ist dabei am stärkeren Blech ausgebildet, wobei die Blechpaarung zudem in der Schweißzone eben ausgebildet ist. Der Bereich um die Schweißzone herum ist dabei möglichst steif ausgeführt. Dabei ist im Bereich von ggfs. nebeneinander ausgebildeten Buckel sicherzustellen, daß kein Nebenschluß durch Blechberührungen entsteht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 19 wird in der Schweißzone ein Schweißstrom als Gleichstrom von vorzugsweise in etwa 21 kA für eine Schweißzeit kleiner 10 ms angelegt. Als Gleichstromquelle kommt insbesondere eine Mittelfrequenz-Schweißanlage mit wenigstens 1.000 Hz Regelfrequenz zum Einsatz.

Mit Anspruch 20 ist ein Verfahren zur Herstellung eines erhabenen Schweißbuckels für ein in einem Buckelschweißverfahren zu verwendendes Bauteil, vorzugsweise ein Blechbauteil, beansprucht. Dazu wird im Bereich der Schweißzone ein erhabener Buckelsockel, z.B. durch Ziehen, ausgebildet, und vorzugsweise gleichzeitig in die Sockelfläche des Buckelsockels eine erhabene Buckelstruktur eingeprägt.

Mit Anspruch 21 ist ein Bauteil mit einem Schweißbuckel zur Verwendung in einem Schweißbuckelverfahren beansprucht, bei dem der Schweißbuckel in wenigstens einer Schweißzone, vorzugsweise wenigstens einer Punktschweißzone, einen Buckelsockel mit in dessen Sockelfläche eingeprägter erhabenen Buckelstruktur mit einer Mehrzahl von Buckelvorsprüngen aufweist.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Schweißbuckels,
2 einen Querschnitt durch den Schweißbuckel entlang der Linie A-A der 1,
3 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Schweißbuckels,
4 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B der 3,
5 eine schematische Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Schweißbuckels,
6 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie C-C der 5,
7 eine schematische Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform eines Schweißbuckels,
8 eine schematische Seitenansicht des Schweißbuckels nach 7,
9 eine schematische Darstellung eines Teils einer Schweißvorrichtung mit zwei durch Buckelschweißen miteinander zu verbindenden Bauteilen,
10 eine schematische Darstellung entsprechend 9 mit während des Stromflusses entstandenem Lichtbogen, und
11 eine schematische Darstellung entsprechend den 9 und 10 mit in die Schmelze des gegenüberliegenden Bauteils tauchendem Schweißbuckel.
In der 9 ist schematisch eine Schweißvorrichtung 1 dargestellt. Diese Schweißvorrichtung 1 umfaßt zwei Elektroden 2, 3, die beispielsweise Bestandteil einer hier nicht dargestellten Zangenanordnung sind.
Zwischen diesen beiden Elektroden 2, 3 sind ein erstes verzinktes Stahlblech 4 und ein zweites verzinktes Stahlblech 5 einer Fahrzeugkarosserie, z. B. im Bereich einer Klappenöffnung oder eines Türeinstiegs, gehalten. In der 9 sind die beiden Stahlbleche 4, 5 zum Verschweißen hergerichtet.
Wie dies aus der 9 weiter ersichtlich ist, umfaßt das erste Stahlblech 4 einen hier lediglich schematisch und beispielhaft dargestellten erhabenen Schweißbuckel 6, der in einer Schweißzone 7 mit einer Anlagefläche 8 am zweiten Stahlblech 5 anliegt.
Der Schweißbuckel 6 ist dabei entsprechend einem der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele auszubilden:
In 1 ist eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des Schweißbuckels 6 dargestellt, während 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der 1 zeigt. Wie dies den 1 und 2 im einzelnen zu entnehmen ist, umfaßt der Schweißbuckel 6 einen zylinderförmigen Buckelsockel 9 mit einer die Anlagefläche bildenden Sockelfläche 8. In diese Sockelfläche 8 ist eine erhabene Buckelstruktur 10 mit einer Mehrzahl von Buckelvorsprüngen eingeprägt.
Diese erhabene Buckelstruktur 10 wird durch konzentrische und voneinander beabstandete Kreisringprofile 11, 12, 13 gebildet, wobei die Kreisringprofile 11, 12, 13, wie dies insbesondere aus der 2 ersichtlich ist, jeweils einen dachförmigen Querschnitt aufweisen. Die Seitenflächen 14 der Kreisringprofile 11, 12, 13 sind jeweils gleich lang ausgebildet und z. B. in einem Winkel von 45° geneigt.
Wie dies den 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, sind die konzentrischen Kreisringprofile 11, 12, 13 auf der Sockelfläche 8 von innen nach außen mit zunehmenden Abstand voneinander beabstandet.
Für eine besonders gute Stromführung und hohe Stromdichte im Schweißbuckel 6 verringern sich die konzentrischen Kreisringprofile 11, 12, 13 auf der Sockelfläche von innen nach außen in ihrer Höhe über der Sockelfläche 8. So weist das innerste Kreisringprofil 11 eine Höhe h₁ über der Sockelfläche 8 des Buckelsockels 9 auf, die größer ist als die Höhe h₂ und h₃ der Kreisringprofile 12, 13. Die Höhe h₂ des mittleren Kreisringprofils 12 ist dagegen wiederum höher als die Höhe h₃ des äußersten Kreisringprofils 13. Die Höhe h bezeichnet die Sockelhöhe des Buckelsockels 9. In einer konkreten Ausführungsform beträgt die Sockelhöhe h 0,3 mm, die Höhe h₁ des inneren Kreisringprofils 11 0,5 mm, die Höhe h₂ des mittleren Kreisringprofils 0,4 mm und die Höhe h₃ des äußeren Kreisringprofils 0,3 mm.
In den 3 und 4 ist eine alternative Ausführungsform eines Schweißbuckels 15 dargestellt. Dieser Schweißbuckel 15 umfaßt einen zylinderförmigen Buckelsockel 16 mit einer Sockelfläche 17, in die eine erhabene Buckelstruktur 18 eingeprägt ist. Die erhabene Buckelstruktur 18 ist hier in der Art eines Kreuzes mit erhabenen und gleichlangen Seitenarmen 19, 20, 21, 22 ausgebildet, die sich von der Sockelmitte 23 ausgehend bis zum Randbereich der Sockelfläche 17 erstrecken. Diese erhabenen Seitenarme 19, 20, 21, 22 verjüngen sich von der in der Sockelmittel 23 liegenden Kreuzmitte ausgehend bis zu den freien Seitenarmenden in der Höhe über der Sockelfläche. So ist die Höhe s₁ der Seitenarme 19, 20, 21, 22 über der Sockelfläche 17 in der Sockelmitte 23 größer als die Höhe s₂ der freien Seitenarmenden über der Sockelfläche 17 am Randbereich 24 der Sockelfläche 17. Die Höhe s bezeichnet die Sockelhöhe des Schweißbuckels 15.
Wie dies aus den 3 und 4 weiter ersichtlich ist, sind die Seitenarme 19, 20, 21, 22 mit einem dachförmigen Querschnitt ausgebildet, wobei die Seitenarme gleichlange Seitenflächen aufweisen und die Seitenflächen in einem Winkel von in etwa 45° geneigt sind. In einer konkreten Ausführungsform beträgt die Sockelhöhe s z. B. 0,1 mm, die Höhe s₁ 0,5 mm und die Höhe s₂ 0,3 mm.
In den 5 und 6 ist eine dritte alternative Ausführungsform eines Schweißbuckels 25 dargestellt. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Schweißbuckel 25 und 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch den Schweißbuckel 25. Der Schweißbuckel 25 weist einen Buckelsockel 26 auf, der zylinderförmig mit kreisförmiger Sockelfläche 27 als Anlagefläche ausgebildet ist. Wie dies den 5 und 6 weiter zu entnehmen ist, ist in die Sockelfläche 27 eine erhabene Buckelstruktur 28 eingeprägt. Diese Buckelstruktur 28 wird durch über die gesamte Sockelfläche 27 regelmäßig angeordnete Pyramidenvorsprünge 29 gebildet.
Wie dies insbesondere aus der 5 ersichtlich ist, weisen die Pyramidenvorsprünge 29 jeweils eine quadratische Grundfläche sowie eine dreieckige Seitenfläche auf, wobei die Seitenfläche als gleichseitiges Dreieck ausgebildet ist. Die einzelnen Pyramidenvorsprünge 29 liegen auf der Sockelfläche 27 zur Ausbildung der regelmäßigen Buckelstruktur 28 dabei jeweils mit ihren Grundflächen aneinander an. In einer konkreten Ausführungsform kann der Buckelsockel dabei eine Sockelhöhe d von 0,3 mm aufweisen, während die Pyramidenvorsprünge 29 eine Höhe d₁ z. B. von 0,5 mm über der Sockelfläche 27 des Buckelsockels 26 aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform, die in den 5 und 6 lediglich strichliert eingezeichnet ist, verjüngen sich die Pyramidenvorsprünge 29 auf der Sockelfläche 27 von der Sockelmitte ausgehend nach außen in der Höhe über der Sockelfläche 27.
In den 7 und 8 ist schließlich eine vierte alternative Ausführungsform eines Schweißbuckels 30 dargestellt. Dieser Schweißbuckel 30 umfaßt einen Buckelsockel 31, der zylinderförmig mit kreisförmiger Sockelfläche 32 ausgebildet ist. In diese Sockelfläche ist eine erhabene Buckelstruktur 33 eingeprägt. Wie dies den 7 und 8 zu entnehmen ist, wird diese erhabene Buckelstruktur 33 durch ein randseitig auf der Sockelfläche 32 umlaufendes Kreisringprofil 34 ausgebildet. Dieses Kreisringprofil 34 wird durch eine Vielzahl aneinander angrenzender Pyramidenvorsprünge 35 gebildet, die eine nahezu quadratische Grundfläche mit nahezu dreieckigen Seitenflächen aufweisen.
Mit derartig ausgebildeten Schweißbuckeln 6, 15, 25, 30 wird auf besonders vorteilhafte Weise erreicht, daß eine nahezu ideale Stromführung in die Schweißbuckel 6, 15, 25, 30, insbesondere in die eine Art Vorkammer bildenden Buckelsockel 9, 16, 26, 31 möglich ist, von dem aus eine weitere gezielte Stromführung mit einer sehr hohen Stromdichte in die jeweiligen Buckelstrukturen 10, 18, 28, 33 möglich ist. Damit wird erreicht, daß im Falle des Stromflusses, vorzugsweise eines mittels einer Mittelfrequenz-Schweißanlage mit wenigstens 1.000 Hz Regelfrequenz zur Verfügung gestellten Gleichstroms, für eine Schweißzeit kleiner 10 ms in der Schweißzone 7 ein in der 10 schematisch dargestellter Lichtbogen 37 erzeugt wird. Mit diesem Lichtbogen 37 wird der Schweißbuckel 6, 15, 25, 30 von der Buckelstruktur 10, 18, 28, 33 her abgeschmolzen und am zweiten Stahlblech 5 eine dünne Schmelzschicht 36 ausgebildet wird, so daß die beiden verzinkten Stahlbleche 4, 5 nach deren in der 11 dargestellten Zusammenpressen im Bereich der Schweißzone 7 eine Bauteilverbindung ohne eine Oberflächenbeschädigung, d. h. ohne eine Eindellung bzw. Beschädigung im Zinküberzug, ausbilden.

Claims

Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, durch Buckelschweißen, bei dem ein Bauteil wenigstens einen erhabenen Schweißbuckel aufweist, der in einer Schweißzone, vorzugsweise einer Punktschweißzone, mit einer Anlagestelle am anderen Bauteil anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbuckel (6; 15; 25; 30) einen Buckelsockel (9; 16; 26; 31) mit einer die Anlagestelle bildenden Sockelfläche (8; 17; 27; 32) aufweist, daß in die Sockelfläche (8; 17; 27; 32) eine erhabene Buckelstruktur (10; 18; 28; 33) mit einer Mehrzahl von Buckelvorsprüngen eingeprägt ist, daß beim Stromdurchgang durch die Schweißzone (7) der Schweißbuckel (6; 15; 25; 30) von der Buckelstruktur (10; 18; 28; 33) her abschmilzt und am anderen Bauteil (5) eine vorzugsweise dünne Schmelzschicht (36) ausgebildet wird, so daß die beiden Bauteile (4, 5) nach deren Zusammenpressen im Bereich der Schweißzone (7) eine Bauteilverbindung ohne Oberflächenbeschädigung ausbilden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Buckelsockel (9; 16; 26; 31) zylinderförmig mit kreisförmiger Sockelfläche aus gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erhabene Buckelstruktur (10; 18; 33) in etwa von der Sockelflächenmitte ausgehend nach außen zum Sockelflächenrand hin in der Höhe der Buckelstruktur (10; 18; 33) über der Sockelfläche (8; 17; 27) verringert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabene Buckelstruktur (18) in der Art eines Kreuzes mit erhabenen und vorzugsweise gleichlangen Seitenarmen (19, 20, 21, 22) ausgebildet wird, die sich von der Sockelmitte (23) ausgehend vorzugsweise zum Randbereich (24) der Sockelfläche (17) erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erhabenen Seitenarme (19, 20, 21, 22) von der Sockelmitte (23) ausgehend bis zu den freien Seitenarmenden in der Höhe über der Sockelfläche (17) verjüngen.
Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenarme (19, 20, 21, 22) mit einem dachförmigen Querschnitt mit vorzugsweise gleichlangen Seitenflächen ausgebildet werden und die Seitenflächen der Seitenarme vorzugsweise in einem Winkel von 45° geneigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabene Buckelstruktur (10) durch mehrere konzentrische und voneinander beabstandete Kreisringprofile (11, 12, 13) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringprofile (11, 12, 13) jeweils mit einem dachförmigen Querschnitt mit vorzugsweise gleichlangen Seitenflächen ausgebildet werden und die Seitenflächen der Kreisringprofile (11, 12, 13) vorzugsweise in einem Winkel von 45° geneigt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die konzentrischen Kreisringprofile (11, 12, 13) auf der Sockelfläche (8) von innen nach außen in ihrer Höhe über der Sockelfläche (8) verringern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Kreisringprofile (11, 12, 13) auf der Sockelfläche (8) von innen nach außen mit zunehmenden Abstand voneinander beabstandet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabene Buckelstruktur (28) vorzugsweise über die gesamte Sockelfläche (27) durch eine Vielzahl von Pyramidenvorsprüngen (29) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pyramidenvorsprung (29) mit einer quadratischen Grundfläche sowie dreieckigen Seitenflächen, vorzugsweise als gleichseitiges oder gleichschenkliges Dreieck, ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyramidenvorsprünge (29) regelmäßig mit aneinander angrenzenden Grundflächen auf der Sockelfläche (27) angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Pyramidenvorsprünge (29) auf der Sockelfläche (27) von innen, vorzugsweise von der Sockelmitte ausgehend, nach außen in der Höhe über die Sockelfläche (27) verjüngen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabene Buckelstruktur (33) durch ein randseitig auf der Sockelfläche (32) umlaufendes Kreisringprofil (34) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreisringprofil (34) durch eine Vielzahl aneinander angrenzender Pyramidenvorsprünge (35) ausgebildet wird, und daß die Pyramidenvorsprünge (35) vorzugsweise mit einer nahezu quadratischen Grundfläche mit nahezu dreieckigen Seitenflächen, vorzugsweise in der Art gleichseitiger oder gleichschenkliger Dreiecke, ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Bauteile (4, 5) Blechbauteile, vorzugsweise verzinkte Stahlbleche, eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Bereich von Türeinstiegen und Klappenöffnungen, sind.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blechpaarung in der Schweißzone (7) aus einem ersten, dünnen Blech als Sichtblech und einem zweiten, demgegenüber stärkeren Blech aufgebaut ist, daß der Schweißbuckel (6; 15; 25; 30) am stärkeren Blech ausgebildet ist, und daß die Blechpaarung in der Schweißzone (7) eben ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schweißzone (7) ein Schweißstrom als Gleichstrom von vorzugsweise in etwa 21 kA für eine Schweißzeit kleiner 10 ms angelegt wird, vorzugsweise mittels einer Mittelfrequenz-Schweißanlage mit wenigstens 1.000 Hz Regelfrequenz.
Verfahren zur Herstellung eines erhabenen Schweißbuckels für ein in einem Buckelschweißverfahren zu verwendendes Bauteil, vorzugsweise ein Blechbauteil, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schweißzone (7) ein erhabener Buckelsockel (9; 16; 26; 31), vorzugsweise durch Ziehen, ausgebildet wird, und daß in die Sockelfläche (8; 17; 27; 32) des Buckelsockels (9; 16; 26; 31) eine erhabene Buckelstruktur (10; 18; 28; 33) eingeprägt wird.
Bauteil mit einem Schweißbuckel zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbuckel (6; 15; 25; 30) in wenigstens einer Schweißzone (7), vorzugsweise wenigstens einer Punktschweißzone, einen Buckelsockel (9; 16; 26; 31) mit in dessen Sockelfläche (8; 17; 27; 32) eingeprägter erhabener Buckelstruktur (10; 18; 28; 33) mit einer Mehrzahl von Buckelvorsprüngen aufweist.