DE3025199C2

DE3025199C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hartlot-Schweißverbindungen von dünnen Blechteilen, insbesondere Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3025199C2
Application number: DE19803025199
Authority: DE
Inventors: Rudolf 6080 Groß-Gerau Daum
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1980-07-03
Filing date: 1980-07-03
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE3025199A1

Description

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die zu verbindenden Kanten der Blechteile — wie an sich bekannt — im parallelen Abstand zueinander angeordnet sind und zusammen mil einer die Blechteile im Kantenspalt-Bereich unterstützenden Blechversteifung eine überlappende Stoßnaht zur Ablagerung des Elektrodenmaterials bilden und daß die durch Hartlöt-Schweißung zu verbindenden Biechteile vorher durch Punktschweißen miteinander verbunden werden (sog. Httten).

Bei der Erfindung handelt es sich somit um ein Hartlötverfahren unter Benutzung von Verfahrensmerkmalen des bekannten sogenannten MIG-Schweißverfahrens. Zwar ist auch beim MIG-Schweißen die Verwendung von Drahtelektroden aus Silizium-Bronze bekannt. Wegen zu geringer dynamischer Festigkeiten der Schweißverbindungen, sowie der hohen Schweißtemperatur ist das Verfahren jedoch für Stoßnahtverbindungen dünner Bleche, wie sie bei der Karosserieherstellung im Automobilbau verarbeitet werden, nicht geeignet. Durch das erfindungsgemäße Hartlöt-Schweißverfahren entfallen die bisherigen Weichlotstellen im Karosserie-Rohbau, womit gleichzeitig das bisher verwendete gesundheitsschädliche Zinn/Blei eliminiert wird. Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die verstärkte Wärmezufuhr beim derzeit üblichen Hartlötverfahren vermieden und dadurch das Einfallen der Nähte wesentlich reduziert.

Im Vergleich zu dem bekannten Lichtbogen-Hartlötschweißen wird eine größere Festigkeit der Lötverbindung erreicht, da die Verbindung nicht nur eine stumpfe über zwei schmale Stoßkanten ist, sondern durch die punktgeschweißte Verstärkung die Festigkeit einer Überlapp-Stoßverbindung übertroffen wird. Dadurch ergibt sich eine optimale Festigkeit und Sicherheit der Verbindungsnaht bei Dauerbelastung der Karosserie im Fahrzeugbetrieb. Durch das vorherige Punktschweißen der Verstärkung mit Blechteilen wird außerdem eine genauere Ausrichtung und Vorbereitung der Nahtstelle ermöglicht und darüber hinaus das anschließend erforderliche Verspannen der beiden Blechteile erleichtert.

In vorteilhafter Weiterbildung des Grundgedankens der Erfindung wird vor Beginn des Hartlötvorganges auf die Lötnaht der zu verbindenden Blechteile eine Kupferplatte mit einem der Lötnaht entsprechenden durchgehenden Schlitz aufgesetzt. Durch diese Maßnahme wird vorteilhaft beim Lötvorgang die Wärme vom Karosserieblech abgeleitet. Hierdurch wird ein Wärmeverzug der zu verbindenden Blechteile wirksam verhindert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeichnet durch eine Vorspannvorrichtung aus Kupfer zum Zusammenhalten der beiden zu verbindenden Blechteile und ferner dadurch, daß die auf die Verbindungsstelle beidseitig der Lötnaht aufzusetzende Kupferplatte, die einen der Lötnaht entsprechenden Schlitz aufweist, zugleich einen Bestandteil der Spannvorrichtung bildet.

Durch die erfindungsgemäße Spannvorrichtung lassen sich somit vorteilhafterweise die beiden Funktionen Zusammenhalten der zu verbindenden Bleche einerseits und Wärmeableitung andererseits in ein und derselben Vorrichtung verbinden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung gekennzeichnet durch die Verwendung einer an sich bekannten MIG-Schweißanlage mit selbsttätig von einer Rolle vorgeschobener Bronze-Drahtelektrode. Der Vorteil besteht darin, daß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Hartlöt-Verfahrens praktisch handelsübliche M IT-Schweißanlagen verwendet werden können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können aus den Unteransprüchen und der Zeichnung, in der Teile einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt sind, sowie aus der nachstehenden Beschreibung entnommen werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Spannvorrichtung, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2einen Schnitt längs der Linie Π-Ι1 in Fig. 1 (mit teilweise eingezeichnetem Brenner) und

F i g. 3 ein Teil der Spannvorrichtung nach F i g. 1 und 2 in Pfeilrichtung A (F i g. 1) gesehen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Anwendung des erfindungsgemäßen Hartlötverfahrens zur Verbindung von Karosserieblechen eines Kraftfahrzeuges, und zwar der Seitenwand außen am Dach desselben. Das Karosserieblech ist in F i g. 1 und 2 in gestrichelten Linien angedeutet und insgesamt mit 10 bezeichnet. Wio Fi g. 1 erkennen läßt, ist die Spannvorrichtung zangenartig ausgebildet, wobei sie im wesentlichen aus zwei gegeneinander verschwenkbaren Teilen 11 und 12 besteht. Das untere Zangenteil 11 weist an seinem freien Ende eine Platte 13 und ein mit 14 bezeichnetes Druckstück aus Kupfer auf (vergl. auch F i g. 3). Das obere, ebenfalls aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehende Zangenteil 12 ist dagegen plattenförmig ausgebildet und der Form der beiden mit 15, 16 bezeichneten zu verschweißenden Blechteile des Karosseriebleches 10 angepaßt. Es weist eine muldenartige Vertiefung 17 auf, an deren tiefster Stelle sich eine durchgehende, schlitzförmige Ausnehmung 20 befindet, welche sich genau oberhalb der Lötfuge 21 zwischen den beiden zu verbindenden Blechteilen 15,16 erstreckt. Wie F i g. 2 zeigt, wird durch einen Brenner 18 drahtförmiges, von einer Rolle (nicht gezeigt) abgespultes handelsübliches Zusatzmaterial 19 (Lot) aus einer Silizium-Bronze folgender Zusammensetzung zu der Lötstelle 19 kontinuierlich geführt: Cu 94%: Si 3,45%; Mn 0,85%; Fe 0,5%; Sn 0,5%; Zn 0,5%; Pb 0,2%. Die Abschmelzung des Zusatzmaterials 19, einer Drahtelektrode von 1 mm Durchmesser, erfolgt hierbei mittels eines elektrischen Lichtbogens von der Stromstärke 60 bis 100 A, der sich zwischen dem aus dem Brenner 18 herausragenden Ende des Zusatzmaterials 19 und den Blechteilen 15, 16 ausbildet, und liegt in einem Schmelzbereich von 910⁰C bis 1025⁰C.

Die Kupferplatte 12' mit ihrer muldenartigen Vertiefung 17 und dem Schlitz 20 dient somit einerseits dazu, eine Ausrichtung und Fixierung der beiden zu verbindenden Bleche 15, 16 zu ermöglichen und hat andererseits die Funktion der Zuführung des abgeschmolzenen Zusatzmaterials 19 zu der Lötnaht 21.

Außerdem werden durch die Kupferplatte 12' und das als Widerlager wirkende Druckstück 14 mit der eigens dafür vorgesehenen Wärmeableitfuge 14' ein großer Teil d?·· durch den Lichtbogen zugeführten Wärme abgeleitet, so daß es nicht zu einem Verzug der zu verbindenden Bleche 15,16 kommen kann. Der Brenner 18 dient außerdem zur Zuführung des Schutzgases zu der Lötstelle 21, wobei das Schutzgas in bekannter Weise konzentrisch um das drahtförmige Zusatzmate-

rial 19 herum aus dem Brennermundstück ausströmt. Als Schutzgas wird im vorliegenden Fall Reinargon verwendet. Die muldenartige Vertiefung 17 in der Kupferplalte 12' hat in diesem Zusammenhang noch die vorteilhafte Funktion, die Bildung der erforderlichen Schutzgasatmosphäre an der Lötstelle 21 zu begünstigen. Die Brennerführung erfolgt — wie beim MlG-Schweißen üblich — unter einer Neigung von etwa 25 bis 30 Grad zur Nahtstelle.

Wie Fig. 1 weiterhin verdeutlicht, weist die Spannvorrichtung einen Haltegriff 22 auf. Das als Kupferplatte ausgebildete Teil 12 ist mittels eines plattenförmigen Drucksiückes 23 an einem Lagerstück 24 befestigt, welches an seinem freien Ende ein Gelenk 25 aufweist. Die Verschwenkung der beiden Teile 11, ^gegeneinander, um die Spannvorrichtung in die geneigte MuMageendstellung zu bringen, erfolgt mittels dieses Gelenkes 25 sowie unter Beteiligung dreier weiterer Gelenke 26, 27 und 28. Es handelt sich hierbei um eine Art Gelenkparallelogramm, welches allgemein für Spannvorrichtungen bekannt und nach DIN genormt ist. Die Gelenke 25 bis 28 bilden hierbei ein Gelenkviereck. Das Druckstück 11 besitzt hierbei eine mit diesem bei 29 verschweißte Hebelverlängerung 30, an deren Ende das Gelenk 26 ausgebildet ist. Das Gelenk 26 dient zur gelenkigen Befestigung eines Klinkenteils 31, welches durch das Gelenk 25 gleichzeitig mit dem Lager 24 der Kupferplatte 12 gelenkig verbunden ist. Gleichzeitig hat das Gelenk 25 die Funktion, eine gabelartige Verlängerung 32 des Betätigungsgriffes 22 mit den Teilen 24 und 31 gelenkig zu verbinden. Die gabelartige Verlängerung des Betätigungsgriffes 22 ist bei 33 mit diesem durch Schweißen fest verbunden. Durch einen Gelenkhebel 34 und die beiden bereits erwähnten Gelenke 27, 28 wird schließlich eine Gelenkverbindung der gabelförmigen Verlängerung 32 (und damit des Betätigungsgriffes 22) mit dem Teil 30 (und damit mit dem Druckstück 11) hergestellt. LJm ein Schließen der geöffneten zangenartigen Spannvorrichtung zu erreichen, i:st somit der Betätigungsgriff 22 in Pfeilrichtung 35 zu verschwenken. In der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Endstellung rastet das klinkenartige Teil 31 mit einer halbkreisförmigen Aussparung 36 in das Ende 37 des Geicnkhcbc's 34 ein bzw. übergreift dasselbe. Ein weiteres Verschwenken der Teile 11, 12 in Schließrichtung ist dadurch nicht mehr möglich. Um die zangenförmige Spannvorrichtung wieder zu öffnen, ist, umgekehrt, ein Verschwenken des Betätigungsgriffes 22 in Pfeilrichtung 38 erforderlich. Das Gelenkviereck 25 bis 28, daß bei einem verhältnismäßig kleinen Schwenkwinkel des Betätigungsgriffes 22 ein verhältnismäßig großer Schwenkweg der Teile 11,12 der zangenförmigen Spannvorrichtung erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Hartöl-Schweißverbindungen von dünnen Blechteilen, insbesondere Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, unter Verwendung eines in einem Temperaturbereich zwischen etwa 900⁰C und 1100°C aufgeschmolzenen metallischen Zusatzmaterial (Lot), wobei die Aufschmelzung nach Art des MIG-Schweißverfahrens im elektrischen Lichtbogen unter einem als Schutzgas dienenden Inertgas mit einer Drahtelektrode aus Silizium-Bronze zur Erzeugung des elektrischen Lichtbogens erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Kanten der Blechteüe — wie an sich bekannt — im parallelen Abstand zueinander angeordnet sind und zusammen mit einer die Blechteüe im Kantenspali-Bereich unterstützenden Blechversteifung eine überlappende Stoßnaht zur Ablagerung des Elektrodenmaterials bilden und daß die durch Hartlöt-Schweißung zu verbindenden Blechteüe vorher durch Punktschweißen miteinander verbunden werden (sog. Heften).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn des Hartlötvorganges auf die Lötnaht (21) der zu verbindenden Blechteüe (15, 16) in an sich bekannter Weise eine Kupferplatte (12') mit einem der Lötnaht entsprechenden durchgehenden Schlitz (20) aufgesetzt wird.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zu verbindenden Blechteüe (15, 16) während des Hartlötvorganges durch eine Spannvorrichtung (11, 12) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zusammengehalten und abgedeckt werden und daß die auf die Verbindungsstelle beidseitig der Lötnaht (21) aufzusetzende Kupferplatte (12'), die einen der Lötnaht entsprechenden Schlitz (20) aufweist, zugleich einen Bestandteil der Spannvorrichtung bildet.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (11, 12) zangenartig ausgebildet ist und die beiden Blechteüe (15,16) an der Verbindungsstelle (21) beidseitig umgreift und zusammengedrückt, und daß der obere Teil der zangenartigen Spannvorrichtung durch die Kupferplatte (12') und das untere Zangenteil durch ein Widerlager (13, 14) gebildet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferplatte (12') eine muldenartige Vertiefung (17) aufweist, an deren tiefster Stelle der sich oberhalb der Lötnahtstelle (21) erstreckende durchgehende Schlitz (20) angeordnet ist und daß das Widerlager (13,14) im Bereich der Lötnaht eine in Richtung der Lötnaht verlaufende Wärmeleitfuge (14') besitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer an sich bekannten MIG-Schweißanlage mit selbsttätig von einer Rolle abgespulter und vorgeschobener Silizium-Bronze-Drahtelektrode (19).

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Hartlot-Schweißverbindungen von dünnen Blechteilen, insbesondere Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, unter Verwendung eines in einem Temperaturbereich zwischen etwa 900° C und 1100^cC aufgeschmolzenen metallischen Zusatzmaterials (Lot), wobei die Aufschmelzung nach Art des MIG-Schweißverfahrens im elektrischen Lichtbogen unter einem als Schutzgas dienenden Inertgas mit einer Drahtelektrode aus Silizium-Bronze zur Erzeugung des elektrischen Lichtbogens erfolgt

Es ist allgemein bekannt, dünne Bleche, z. B. Karosseriebleche von Kraftfahrzeugen, durch Schweißen, insbesondere Punktschweißen, zu verbinden (DE-OS 25 37 799) und die Nahtstellen mit Weichlot auszufüllen, um an der Verbindungsstelle eine glatte Oberfläche zu schaffen. Da das bekannte Weich-Lötverfahren mittels Bleilot aufgrund verschärfter Umweltschutzbestimmungen wegen der gesundheitsgefährdenden Atmosphäre für die Arbeiter als auch wegen der hohen Porosität des Bleilotes und der dadurch bedingten kostenaufwendigen Nachbearbeitung zunehmend aus der Praxis verdrängt, wurde auch schon das Hartlötverfahren angewendet. Dieses hat jedoch den Nachteil, daß bei der Herstellung von Stoßnahtverbindungen von dünnen Blechen, wie sie das Karosserieaußenblech eines Kraftfahrzeuges darstellen, an der Naht eines Verwerfung oder Verformung eintritt, deren Korrektur erhebliche Nacharbeit erfordert.

Durch die DE-AS 27 23 473 ist es ferner bekannt, zwei großflächig in Berührung stehende Grundmetalle durch ein Lötverfahren zu löten, bei dem als Wärmequelle ein weicher Plasmalichtbogen benutzt wird. Hierbei ist jedoch offensichtlich an das Verbinden von Stangenbzw. Plattenmaterial von erheblicher Dicke gedacht, weil sich andernfalls nicht die geforderten großflächigen Berührungsstellen der zu verbindenden Teile ergeben. Das bekannte Lötverfahren mittels Plasmalichtbogen erscheint daher zur Verbindung dünner Bleche nicht geeignet. Es erfordert im übrigen einen aufwendigen und kostenspieligcn Plasmabrenner sowie einen zusätzlichen Lötdraht, wobei erhebliche Anforderungen an die Geschicklichkeit des die Lötung ausführenden Mitarbeiters gestellt werden müssen.

Aus der DE-AS 16 27 471 ist schließlich der Versuch bekanntgeworden, Stoßnahtverbindungen an Karosserie-Blechteilen durch sogenanntes Lichtbogen-Hartlötschweißen herzustellen, wobei eine Silizium-Bronze als Hartlötmaterial unter inerter Schutzgasatmosphäre in einem Kantenspalt der zu verbindenden Blechtafeln abgelagert und anschließend die Schweißraupe von einer Oberfläche der verbundenen Tafeln durch mechanische Nachbearbeitung oberflächenbündig wieder entfernt wird. Durch das nachträgliche Entfernen der Schweißraupe tritt aber eine Schwächung der Stoßnahtverbindung ein, die den Festigkeitsanforderungen einer solchen Karosserieblech-Verbindung im Fahrbetrieb keineswegs gerecht wird. Das bekannte Verfahren konnte sich daher in der Praxis nicht durchsetzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Stoßnaht-Verbindungsverfahren, insbesondere das Hartlöten und das Hartlötschweißen zu verbessern und ein Verfahren mit Vorrichtung zum Herstellen einer Hartlot-Stoßnahtverbindung zu schaffen, das bei besserer Qualität und Festigkeit der Verbindungsstelle unter geringerem technischen und kostenmäßigen Aufwand durchgeführt werden kann.