DE3344807A1

DE3344807A1 - Verfahren zum verschweissen von sandwich-bauelementen

Info

Publication number: DE3344807A1
Application number: DE19833344807
Authority: DE
Inventors: Jürgen H. Dipl.-Kfm. Lietz; Gerd 8700 Würzburg Schober
Original assignee: VOLL KAROSSERIEFAB
Current assignee: VOLL KAROSSERIEFAB
Priority date: 1983-12-12
Filing date: 1983-12-12
Publication date: 1985-06-13

Description

Verfahren zum Verschweißen von
Sandwich-Bauelementen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Bauelementen, die entweder aus zwei mit einer Zwischenschicht ausgestatteten Platten ( = Sandwich-Bauelement) oder aus einer mit einer Schicht versehenen Platte bestehen, untereinander oder mit einem anderen verschweißbaren Teil, wobei Schicht oder Zwischenschicht aus einem Material, wie zum Beispiel Kunststoffschaum, besteht, das unter Hitzeeinwirkung giftige Gase freisetzt, jedoch schwer entflammbar ist.
Auf dem Gebiet des Leichtbaus, wie zum Beispiel der Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien, Containern, Wagons oder dergleichen, stellt sich häufig das Problem, das Sandwich-Bauelemente oder mit einer Schicht versehene Platten miteinander oder mit einem anderen Teil zu verschweißen sind. Unter Sandwich-Bauelement versteht man gemeinhin zwei Platten aus einem relativ festen und beanspruchbaren Material, die im Abstand zueinander angeordnet sind und wobei der Raum zwischen den beiden Platten mit einer Zwischenschicht aus relativ leichtem Material ausgefüllt sind. Derartige Bauelemente haben gegenüber der Vollwand- oder Massivausführung bei gleicher oder höherer Festigkeit den Vorteil, daß deren Masse erheblich reduziert sowie eine bessere Formsteifigkeit und meist noch eine bessere Wärme- und Schalidämmung erreicht wird. Besonders gute Ergebnisse erhält man bei Bauelementen, deren Schicht oder Zwischenschicht ein Kunststoffschaum ist. Allerdings ergeben sich dann häufig Probleme während der Herstellung, insbesondere dann, wenn unter der Hitzeeinwirkung des Verschweißens der Kunststoff giftige Gase freisetzt. So werden im Falle der Verwendung von Polyurethanschaum giftige Chlor- und Schwefeldämpfe erzeugt und an die Umgebung abgegeben.
Um den Vorschriften des Arbeitsschutzes zu genügen, müssen derartige Arbeitsvorgänge unter Benutzung von Atemschutzgeräten durchgeführt werden. Dies führt in nachteiliger Weise zu erheblichen Behinderungen beim Durchführen der Arbeiten und demzufolge zu einer Verlängerung der hierfür benötigten Zeit.
Die Erfindung hat sich deshalb die Schaffung eines Verfahrens zur Aufgabe gemacht, durch das Sandwich-Bauelemente oder mit einer Schicht versehene Platten rasch und unproblematisch verschweißt werden können, auch dann, wenn hierbei Materialien verwendet werden, die unter Hitzeeinwirkung giftige Gase freisetzen.
Als Lösung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zunächst die Schicht oder Zwischenschicht in der Umgebung von denjenigen Stellen entfernt wird, an denen später die Schweißnaht zu liegen kommt, und anschließend das Verschweißen durchgeführt wird.
Grundsätzlich werden beim Schweißen die zu verbindenden Teile im Bereich der späteren Naht so stark erhitzt, daß sie schmelzen und sich hierbei miteinander verbinden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird vor dem eigentlichen Verschweißen durch das Entfernen des Materials der Schicht oder Zwischenschicht im Bereich der späteren Naht ein Zwischenraum geschaffen, der bewirkt, daß die beim Schweißen insbesondere in diesem Bereich entstehende Hitze nicht unmittelbar auf das die giftigen Gase freisetzende Material einwirkt. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß ein Abstand zwischen Schweißnaht und den am nächsten kommenden Bereichen der Schicht oder Zwischenschicht von etwa 1 cm völlig ausreichend ist, um das Entstehen giftiger Gase zu unterbinden. Eine Voraussetzung für die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß das Material der Schicht oder Zwischenschicht schwer entflammbare Eigenschaften aufweist, denn es ist während des Schweißprozesses unvermeidbar, daß entstehende Funken oder Flammen von der Schweißnaht ausgehend auftreffen. Dieses Merkmal dient somit der Verhinderung von Bränden. Für das Verschweißen selbst gelten keine Besonderheiten und es erfolgt in der an sich bekannten Weise. Ebenso steht im Rahmen der Erfindung grundsätzlich frei, welches der verschiedenen bekannten Schweißverfahren, wie zum Beispiel elektrisch oder autogen, Anwendung findet. Der Begriff Platte ist im Sinne der Erfindung weit auszulegen und umfasst neben den Ebenen auch die gekrümmten Formen (Schalen). Der Vorteil bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen darin, daß die Schweißarbeiten ohne spezielle und über das übliche Maß hinausgehende Vorkehrungen durchgeführt werden können. Sieht man von der Notwendigkeit des Entfernens eines Teils der Schicht oder Zwischenschicht ab, tritt auch keine Verlängerung der Arbeitszeit ein.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Schicht oder Zwischenschicht vor dem Verschweißen mit einer Folie aus Metall abzudecken. Hierdurch wird die Hitzeeinwirkung auf das Material stark reduziert, weshalb in der Umgebung der späteren Schweißnaht weniger Material entfernt werden muß, da es näher an die Schweißnaht heranreichen kann.
Weiter wird empfohlen, diese durch Entfernen gebildete Aussparung nach dem Verschweißen durch Nachschäumen wieder auszufüllen. Es bleiben dann keine Hohlräume zurück, in denen sich Kondenswasser ansammeln könnte und die darüberhinaus besonders korrosionsanfällig sind. Die Verwendung von anreagierendem Schaum ist besonders empfehlenswert, da sich dieser mit der Umgebung, also mit der Schicht oder Zwischenschicht und den Platten besonders fest und innig verbindet.
Bei Erprobung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich gezeigt, daß es sich in besonderer Weise für alle jene Fälle eignet, in denen das Material der Schicht oder Zwischenschicht Polyurethanschaum, ein für derartige Zwecke besonders häufig verwendeter Stoff, ist. Für die Platten kommen ohne Einschränkung alle Materialien in Frage, die sich für eine Verschweißung eignen, wie zum Beispiel alle Metalle, also insbesondere Stahl oder Aluminium, sowie alle Legierungen hiervon und selbstverständlich auch Thermoplaste. Das erfindungsgemäße Verfahren auferlegt insoweit keinerlei Einschränkungen.
Die Maßnahmen nach Anspruch 7 und 8 betreffen besonders häufige Formen der Platten bzw. des mit diesen zu verschweißenden Teils.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Sandwich-Bauelement, mit dessen oberer Platte ein Eisen in der erfindungsgemäßen Weise verschweißt ist, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie I-I in Figur 1.
Die Figur 1 zeigt ein Sandwich-Bauelement mit einer oberen Platte 1, die trapezartig geformt ist, und einer unteren Platte 2. Da Stärke und Material beider Platten 1; 2 gleich ist, wurden beide in derselben gekreuzten Schraffur zur besseren Verdeutlichung kenntlich gemacht. Der durch die beiden Platten 1, 2 gebildete Raum ist vollständig durch eine Zwischenschicht 3 ausgefüllt, die aus einem Kunststoffschaum besteht, was durch blasenartige Strukturen angedeutet ist.
Die obere Platte 1 ist etwa in ihrer linken Hälfte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens vorbereitet, während ihre rechte bereits stirnseitig mit einem plattenförmigen Eisen 4, das senkrecht zur oberen Platte 1 verläuft, verbunden ist. Beim Vergleich mit den Verhältnissen an der unteren Platte 2 erkennt man deutlich, daß unterhalb der oberen Platte 1 die Zwischenschicht entlang des Randes ausgespart ist, allerdings, wie sich besser aus Figur 2 erkennen läßt, nur bis zu einer bestimmten Tiefe. Die Herstellung dieser Aussparung 5 vor Beginn des eigentlichen Schweißverfahrens ist erfindungswesentlich, denn sie trägt Sorge dafür, daß die beim Schweißen erfolgende Erhitzung der oberen Platte, die bis zu deren Schmelzen erfolgen muß, überhaupt nicht oder nur geringfügig an die Zwischenschicht 3 weitergegeben wird, so daß keine giftigen Gase freigesetzt werden können. Das Durchführen des eigentlichen Schweißverfahrens erfolgt in der bekannten Weise, d.h.
das Eisen 4 wird gegen die obere Platte 1 gepresst und von außen her, also von oben, die Schweißverbindung hergestellt.
In Figur 2 ist ein Schnitt entlang der Linie I-I in Figur 1 gezeigt. Man erkennt, daß der zwischen oberer Platte 1 und unterer Platte 2 begrenzte Raum beinahe vollständig durch die Zwischenschicht 3 ausgefüllt ist.
Lediglich im Bereich des Randes der oberen Platte 1 befindet sich eine Aussparung 5, die aufgrund des Verschweißens der oberen Platte 1 mit dem Eisen 4 in der erfindungsgemäßen Art und Weise zurückgeblieben ist. Das Eisen 4 von etwa rechteckförmigem Querschnitt ist an der Stirnseite der oberen Platte 1 festgeschweißt. Wie angedeutet, verläuft hierbei die Schweißnaht 6 im oberen von Eisen 4 und oberer Platte 1 gebildeten Winkel.
Da im Bereich der Schweißnaht 6 die beiden zu verbindenden Teile (obere Platte 1 und Eisen 4) bis zum Schmelzen erhitzt werden, muß in dem entsprechenden zur Zwischenschicht 3 hin orientierten Bereich die Aussparung 5 angeordnet sein, um die Hitzeeinwirkung vom Material der Zwischenschicht 3 abzuhalten.

Claims

Ansprüche (1.) Verfahren zum Verschweißen von Bauelementen, die entweder aus zwei mit einer Zwischenschicht ausgestatteten Platten ( = Sandwich-Bauelement) oder aus einer mit einer Schicht versehenen Platte bestehen, untereinander oder mit einem anderen verschweißbaren Teil, wobei Schicht oder Zwischenschicht aus einem Material, wie zum Beispiel Kunststoffschaum, besteht, das unter Hitzeeinwirkung giftige Gase freisetzt, jedoch schwer entflammbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß zunächst die Schicht oder Zwischenschicht (3) in der Umgebung von denjenigen Stellen entfernt wird, an denen später die Schweißnaht (6) zu liegen kommt, und anschließend das Verschweißen durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Schicht oder Zwischenschicht (3) so weit entfernt wird, daß zwischen dieser und der herzustellenden Schweißnaht (6) ein Abstand von etwa 1 cm entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Material von Schicht oder Zwischenschicht (3) Polyurethanschaum gewählt wurde.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schicht oder Zwischenschicht (3) vor dem Verschweißen mit einer Folie aus Metall, wie zum Beispiel Aluminium, Silber oder dergleichen, abgedeckt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die vor dem Verschweißen durch Entfernen der Schicht oder der Zwischenschicht (3) gebildete Aussparung (5) nach dem Verschweißen durch Nachschäumen mit insbesondere anreagierendem Schaum wieder ausgefüllt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Material der Platten (1), (2) ein Metall, wie zum Beispiel Stahl oder Aluminium, oder Legierungen hiervon oder ein Thermoplast ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6 , d a -d d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eine der Platten (1), (2) trapezartig geformt wurde.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das verschweißbare Teil ein Winkeleisen ist.