DE3021529C2

DE3021529C2 - Verfahren zum Herstellen einer Stegnaht für Blechbauteile

Info

Publication number: DE3021529C2
Application number: DE3021529A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 7031 Ehningen Bruhnke; Bernd Dr.-Ing. 7030 Böblingen Harloff; Engelbert Dipl.-Ing. 7031 Ehningen Kinds; Roman Dipl.-Ing. 7032 Sindelfingen Schöppel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Schoeppel Natalija Zagreb Hr Jelinci Rajna Za
Priority date: 1980-06-07
Filing date: 1980-06-07
Publication date: 1986-06-26
Also published as: US4470717A; FR2483825A1; JPS5725292A; FR2483825B1; DE3021529A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Stegnaht für Blechbauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise aus der DE-PS 55 235 als bekannt hervorgeht.

Diese Druckschrift zeigt in erster Linie eine handgeführte Bördelmaschine zum Umbördeln eines Steges auf eine zweilagige Stegnaht und ein anschließendes bogenförmiges Hochbiegen des dreilagigen Steges zu einer Dachrinne im Bereich eines Kraftfahrzeugdaches. Die verschiedenen Stadien bei der Herstellung einer Dachrinne sind dort in drei Figuren gezeigt und in der zugehörigen Beschreibung beiläufig erläutert, ohne daß auf irgendwelche Festigkeitsprobleme der Naht selber eingegangen wäre. Beim Herstellen der Naht wird das gewölbte Dachblech mit einem Flansch zunächst durch elektrische Widerstands-Schweißpunkte an einen Z*förmigen Dachrahmen eines Kraftfahrzeugwagenkastens geheftet. Durch Umbiegen des abstehenden, überragenden Flansches des Dachrahmens auf den Flansch des Dachblechs entsteht ein Dachrand von dreifacher Blechstärke. Wird eine derartige Blechverbindung, insbesondere bei Verwendung von dünnwandigen Blechen quer zur Stegnaht auf Zug beansprucht, so reißen die Schweißpunktverbindungen bei verhältnismäßig geringer Belastung aus. Die Ursache hierfür liegt darin, daß sich um den Schweißpunkt herum eine spröde Zone ausbildet, die bei dünnwandigen Blechen und einer aufbiegenden Beanspruchung der Schweißnaht keine nennenswerte Belastbarkeit aufnehmen kann; die Schweißpunkte »knöpfen« gewissermaßen aus. Die in der genannten Druckschrift gezeigte fertige Dachrinne hat bei Zugbelastung also keine höhere Festigkeit als die relativ geringe Festigkeit einer zweilagigen Stegnaht afleine.

ίο Wenn einmal die dort angebrachten Schweißpunkte aufgerissen sind, so bietet der umgeschlagene Falz keinen nennenswerten Halt gegen weiteren Zug. Es ist dieser Entgegenhaltung daher keinerlei Hinweis dahingehend entnehmbar, ob oder wie eine Steigerung der Zugfestigkeit einer Stegnaht erzielbare wäre, zumal die Dachrinnennaht im Betrieb nicht auf Zug belastet ist.

Die DE-PS 3 47 961 zeigt Längsnähte an Konservendosen, bei denen die Weißblechlagen durch eine durchlaufende Schmelzschweißung zunächst flüssigkeitsdicht miteinander verbunden werden. Durch die angewendete Kantenschweißung wird der Metallüberzug teilweise weggebrannt Zweck der dort geschilderten Bemühungen ist es, diese freigebrannten Blechstellen so zu verfalzen, daß sie weder mit dem Doseninhalt noch mit der Außenluft in Berührung kommen. Im übrigen werden im Endstadium die Nähte flach zum Umfang der Konservendose angelegt, was im Hinblick auf eine Zugbelastung der Naht ohnehin besonders nachteilig ist. Festigkeitsprobleme können also bei den aus dieser Druckschrift vorbekanntejn Nähten keine Rolle spielen. Aus diesem Grunde vermittelt diese Schrift auch keinerlei Anregungen im Hinblick auf die Steigerung einer durch Schweißpunkte hergestellten Stegnaht.

Die DE-PS 7 33 200 zeigt eine Bodennaht von Konservendosen, bei dem alle drei Lagen gemeinsam durch eine Roll-Widerstandsschweißnaht flüssigkeitsdicht miteinander verschweißt werden. Auch hier wird die zunächst abstehende dreilagige Stegnaht anschließend bündig zum Boden flachgedrückt. Wegen der Kantenlage und der Flachlage dieser vorbekannten Naht stellen sich ebenfalls keine Zugprobleme, weil die Naht auf Zug gar nicht belastbar ist. Jedoch selbst unter der im Zusammenhang mit der Lehre dieser Druckschrift abwegig erscheinenden Annahme einer Strecklage der beiden miteinander verschweißten Blechteile und einem geradlinigen Verlauf der Stegnaht würde diese Naht keine nennenswerte Festigkeitssteigerung gegenüber einer bloß zweilagigen Stegnaht vermuten lassen, weil bei einer durchgehenden, mittels Rollen hergestellten Widerstands-Schweißnaht es nicht zu einem sogenannten Ausknöpfen einzelner Schweißpunkte kommt, sondern zu einem durchgehenden Aus- oder Abreißen des Bleches neben der Schweißnaht. Die zweite Schweißung zwischen den Lagen würde gar nicht mehr zum tragen kommen, weil die eine Lage zuvor durchgerissen ist. Erfahrungsgemäß hat die Schweißung selber eine höhere Festigkeit als der unmittelbar daneben liegende Grundwerkstoff. Auch diese Entgegenhaltung legt selbst unter einer abwegig erscheinenden Annahme keinesfalls den Gedanken nahe, ob oder wie eine Festigkeitssteigerung an einer Stegnaht erzielbar wäre.

Die Zeitschrift »Kunststoff-Berater«, 1970, Seiten 774 bis 777 zeigt Verbindungsmöglichkeiten für kunststoffbeschichtete Bleche. Der Artikel geht auf unterschiedliehe Verbindungsarten, nämlich auf Falz- und Klemmverbindungen, auf Schraub- und Nietverbindungen, auf Schweißverbindungen und auf Klebevcrbinclungcn ein. Im Zusammenhang mit bildlichen Darstellungen zu dem

Abschnitt Schweißverbindungen von kunststoffbeschichteten Blechen wird ausgeführt, daß entweder ein unbeschichteter Blechstreifen auf der unbeschichteten Rückseite der Bleche durch Punkte angeschweißt werden muß oder daß die sehr fest auf dem Blech anhaftenden Kunststoffbeschichtungen mittels Hochfrequenzschweißung miteinander verschweißt werden sollen. Diese Druckschrift vermittelt aufgrund der völlig unterschiedlichen Fügetechniken bzw. Nahtformen ebenfalls keinerlei Anregungen in Richtung auf eine Festigkeitserhöhung von Stegnähten.

Aufgabe der Erfindung ist es, das zugrundegelegte Verfahren dahingehend auszugestalten, daß bei dünnwandigen Blechverbindungen eine hochfeste Stegnaht erzielbar ist, die einer hohen Spitzenbelastung standhält und ein hohes Arbeitsaufnahmevermögen hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst

Dadurch entsteht eine gefalzte Punktschweißnaht mit unterschiedlichen Bindungen, die sich über zwei und über drei Blechlagen erstrecken. Dabei dient die erste zweilagige Bindung als Heftung im wesentlichen dazu, die Naht beim Umfalzen der dritten Lage zu stabilisieren, während die dreilagigen Bindungen die Nahtfestigkeit und das hohe Arbeitsaufnahmevermögen bringen. Bei Zugbeanspruchung quer zur Naht reißen nämlich zunächst nur die Bindungen zwischen zwei Lagen des Steges aus und die Bindungen zwischen den anderen beiden Lagen bleiben noch erhalten. Bei anhaltender Zugbeanspruchung werden die drei Biegungen der Stegnaht in die Strecklage gezogen, wozu eine hohe Arbeit erforderlich ist. Im Endstadium der Beanspruchung werden die noch bestehenden Bindungen auf Scherung beansprucht und halten so eine hohe Spitzenbelastung aus, die etwa um das dreieinhalbfache höher liegt als bei einer zweitägigen Punktschweißnaht.

Ferner können die zweiten Schweißpunkte etwa auf gleicher Linie mit den ersten liegen, wodurch bei einer Nahtbeanspoichung alle Schweißpunkte gleichzeitig zum Tragen kommen.

Außerdem kann der zurückgefalzte Oberstand des zweiten Flansches mit Quereinschnitten in einem Abstand entsprechend dem Teilungsabstand der Schweißpunkte versehen sein. Dadurch werden nur verhältnismäßig kurz? Flanschiängen in einem Arbeitsgang bearbeitet, die sich bei größeren Bauteilverbindungen in Nahtrichtung abschnittsweise aneinanderreihen und se Abschnitt für Abschnitt gefalzt und der so entstandene dreilagige Flansch durcl·· Schweißpunkte verbunden werden, bis sich die Punktschweiß-Stegnaht über das gesamte Bruteil erstreckt. Durch Unterteilung in kleine Abschnitte sind auch für eine lange Stegnaht nur verhältnismäßig kleine Kräfte erforderlich.

Darüber hinaus kann der Biegedurchmesser des zurückgefalzten Überstandes größer als die einfache Blechstärke, vorzugsweise die doppelte Blechstärke sein, weil durch eine mäßig starke Kaltverformung das Arbeitsaufnahmevermögen des Werkstoffes weniger stark beeinträchtigt wird.

Da zur Herstellung dieser abschnittsweisen und fortschreitend sich aneinanderreihenden Stegnaht nur kleine Kräfte erforderlich sind, kann eine derartige Vorrichtung z. B. als Falz-Schweiß-Roboter ausgebildet sein, wobei die erforderliche Elektrodenkraft gleichzeitig auch als Falz-Zudrückkraft verwendet werden kann. Ein größerer Biegedurchme>?er des zurückgefalzten Blechüberstandes wirkt sich für die Festigkeit der Naht positiv aus.

Bei einem Verfahren zum Herstellen einer dreilagigen Punk*schweiß-Stegnaht, wobei der Flansch eines ersten Blechbauteiles auf einem etwa doppeltbreiten Flansch eines zweiten Blechbauteiles geheftet und der Überstand des zweiten Flansches auf die Rückseite des ersten Flansches anschließend zurückgefalzt wird, kann danach die Stegnaht durch eine alle drei Lagen erfassende Punktschweißung verschweißt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann

ίο das Zurückfalzen abschnittsweise entsprechend dem Fortschreiten bei der Punktschweißung durchgeführt werden.

Derartig hergestellte Falzflansche sind u. a. kostengünstig, insbesondere im Karosseriebau bei Kraftfahrzeugen, infolge der höheren Schweißpunktbelastbarkeit vorteilhaft einsetzbar.

Schließlich kann das zweite Blechteil beim Ausstanzen seines Rohzuschnittes an dem den Überstand des zweiten Flansches bildenden Rand mit Quereinschnitten versehen werden. Diese Quereinsckiitte entsprechen der Taktstrecke des Schweißwerkzeuge_ Innerhalb eines Taktes wird der Flansch des zweiten Bleches geheftet, während im zurückliegenden Abschnitt der Überstand zurückgefalzt und die dreilagige Punktschwei-Bung vergenommen wird.

Zum Heften durch Verkleben kann Epoxidharz, PVC- oder PU-Kleber verwendet werden.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Punktschweiß-Stegnaht für dünnwandige Blechbauteile, durch Schweißpunkte geheftet im Halbstadium,

Fig.2 eine fertiggestellte Punktschweiß-Stegnaht gemäß der Erfindung im Querschnitt und

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Punktschweiß-Stegnaht, in abschnittsweise fortschreitender Herstellungsart.
Die in den Figuren dargestellte Punktschweiß-Stegnaht für dünnwandige Blechbauteile 1,2 mit einem von der Bauteiloberfläche abstehenden dreilagigen Steg 3 besteht aus einem ersten Flansch 4 des einen Blechbauteiles 1 und einem doppelt so breiten mit dem ersten Flansch 4 durch eine Reihe von Schweißpunkten 5 oder durch Verkleben gehefteten zweiten Flansch 6 des anderen Bauteiles 2. Der Überstand des zweiten Flansches 6 wird anschließend U-förmig auf den ersten Flansch 5 zurückgefalzt und mit diesem verbunden. Das Verbinden erfolgt durch eine Reihe von Schweißpunkten 7, die alle drei Blechlagen erfassen und die bei Anwendung von ersten Schweißpunkten 5 vorzugsweise mit diesen in einer Reihe liegen.

Beim Zurückfalzen des zweiten Flansches 6 kann der Biegedurchmesser 8 größer gehalten sein, als die einfaehe Blechstärke.

Für größere Blechbauteile wird das zweite Blechbauteil beim Ausstanzen seines Rohzuschnittes an dem Überstand des Ftensches 6 mit Quereinschnitten 9 versehen. Die Bildung der Stegnaht erfolgt in diesem Falle abschnittsweise fortschreitend. Nach dem Anbringen der Schweißpunkte 5 (Heftschweißpunkte) bzw. nach dem Verkleben der Bauteile 1 und 2 wird eine weitere Taktstrecke (Abschnitt) geheftet, während im ersteren, gehefteten Abschnr.t der Überstand des zweiten Flanks sches 6 U-förmig auf den ersten Flansch 5 zurückgefalzt und durch alle drei Blechlagen erfassende Schweißpunkte 7 befestigt wird. Das Zudrücken des zurückgefalzten Überstandes kann hierbei durch die Schweiß-

elektroden für die Schweißpunkte 7 erfolgen. Nach vollendeter Verschweißung durch die Schweißpunkte 7 wird das Schweiß-Falzwerkzeug, das in einem Roboter angeordnet sein kann, um einen Abschnitt verschoben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Stegnaht für Blechbauteile, deren dreilagiger Steg von der Bauteiloberfläche absteht und deren Lagen aus einem ersten Flansch des einen Blechbauteiles und aus einem zweiten zunächst L-förmigen zweiten Flansch des anderen Blechbauteiles gebildet sind, bei dem der erste Flansch und der unmittelbar an das andere Blechbauteil angrenzende Schenkel des zweiten Flansches für sich durch Schweißpunkte verbunden werden und bei dem anschließend der überstehende andere Schenkel des zweiten Flansches U-förmig über den ersten Flansch gefalzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Umfalzen des abgewinkelten anderen Schenkels des zweiten Flansches mit einem größeren als die einfache Blechstärke bemessenen Biegedurchmesser erfolgt und daß anschließend zpsätzliche, alle drei Lagen zugleich erfassende Schweißpunkte am Steg angebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schweißpunkte (7) etwa auf der gleichen Linie mit den ersten Schweißpunkten angebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zurückzufalzende Überstand des zweiten Flansches (6) vor dem Zurückfalzen mit Quereinschnitten (9) in einem dem Teilungsabstand der Schweißpu.ikte (7) entsprechenden Abstand versehen und das Zurückfalzen .abschnittsweise entsprechend dem Fortschreiten bei der Punktschweißung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quereinschnitte an dem zweiten Blechbauteil (2) bereits beim Ausstanzen seines Rohzuschnittes an den den Oberstand des zweiten Flansches (6) bildenden Rand mit angebracht werden.