DE4123573A1 - Verfahren zum verbinden von galvanisiertem stahlblech - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von galvanisierten Stahlblechen und insbesondere auf ein Verfahren zum Verbinden von Türrahmenteilen eines Automo­ bils.

Ein galvanisiertes, in Kraftfahrzeugen zu verwendendes Stahl­ blech wird mittels eines Rostschutzverfahrens behandelt. Für Kraftfahrzeug-Türrahmen kommt häufig ein durch Walzen herge­ stelltes galvanisiertes Stahlblech zur Anwendung.

Ein Ver­ fahren zur Verbindung einer Mehrzahl von geschichteten oder aufeinandergesetzten Blechen durch Schweißen ist in "Welding Technique", Vol. 37-2, Seiten 94-98, 1989 (ISSN 0387-0197) offenbart.

Um die Bildung von Gasblasen im galvanisierten Stahlblech an der Stelle seiner Verbindung mit einem anderen Blech zu verhindern, können im allgemeinen die folgenden Methoden zur Anwendung kommen:

• 1) eine erste Methode, wonach vor dem Verbinden das an der zu verbindenden Stelle galvanisch aufgebrachte Zink abge­ tragen oder abgelöst wird;
• 2) eine zweite Methode, wonach ein Anti-Gasblasen-Agens als Schicht auf die zu verbindende Stelle aufgebracht wird;
• 3) eine dritte Methode, wonach ein Cu-Draht (Cu-Si usw.) als Lötmittel zur Verbindung der Teile verwendet wird;
• 4) eine vierte Methode, wonach ein galvanisierter Stahl­ draht aus der Fe-Familie als das Lötmittel verwendet wird.

Die oben angegebenen Methoden rufen jedoch die folgenden Pro­ bleme hervor:

• 1) Bei einem Abtragen oder Ablösen von einem galvanisiertem Stahlblech steigt die Anzahl und Kompliziertheit der Ablöse­ vorgänge an, und der Rostschutzeffekt vermindert sich. Zum Abtragen oder Ablösen vom galvanisierten Stahlblech gibt es sowohl eine mechanische Methode als auch eine Methode der Behandlung mit einem chemischen Agens. Was die mechanische Methode betrifft, so ist es notwendig, etwa 5/100 mm vom Blech abzuschaben, ansonsten ist es unmöglich, das galvani­ sierte Zink gänzlich abzustreifen. Bei der Methode der Behand­ lung mit dem chemischen Agens dringt dieses in oder durch den Zwischenraum zwischen Türrahmenteilen im Fall von sich überlappenden Stellen, so daß die Wirkung oder Leistung der Rostschutzbehandlung vermindert wird.
• 2) Bei der zweiten Methode, d. h. dem Aufbringen eines Anti- Gasblasen-Agens oder des Überziehens mit einem solchen Agens, ist es notwendig, dieses Agens mehrere Male aufzutragen und es ist erforderlich, daß das vorher aufgetragene Anti-Gas­ blasen-Agens zwischen den Platten der Rahmen vorhanden ist. Es ist jedoch unmöglich, das Anti-Gasblasen-Agens aus dem Raum zwischen den Platten der Rahmen nach deren Verbinden zu entfernen.
• 3) Bei der dritten Methode mit der Verwendung von Cu-Draht als Lötmittel wird eine verringerte Anzahl an Gasblasen er­ zeugt. Jedoch wird nach dem Verbinden ein Verfahren einer elektrolytisch aufgebrachten Schicht zur Behandlung des Tür­ rahmens durchgeführt. Der elektrische Widerstand der Verbin­ dung ist aber auf Grund des Cu-Lötmittels kleiner als der­ jenige des galvanisierten Stahlblechs, so daß an der Verbin­ dung eine dickere aufgebrachte Schicht haftet, wodurch das Aussehen fehlerhaft und schlecht ist. Zusätzlich wird im all­ gemeinen vor der elektrolytischen Beschichtung ein Phospha­ tieren des Rahmens durchgeführt; diese Phosphatierungsbehand­ lung ist zwar an Fe oder Zn möglich, nicht jedoch an Cu. Der elektrische Widerstand der Phosphatierungsschicht ist sehr hoch, so daß der Unterschied in der Schichtdicke mehr und mehr ansteigt.
• 4) Bei der vierten, einen Draht aus galvanisiertem Stahl der Fe-Familie verwendenden Methode werden zwar die Gasbla­ sen um 1/3-1/10 vermindert, sie werden aber nicht besei­ tigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbindung von zwei galvanisierten Stahlblechen anzugeben, das gegenüber dem Stand der Technik einfacher durchzuführen ist und die oben herausgestellten, dem Stand der Technik an­ haftenden Nachteile vermeidet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbindung von zwei galvanisierten Stahlblechen wird zur Lösung der gestellten Aufgabe ein Lötmittel verwendet, das Kupfer und 10-30 Gew.-% an Nickel enthält, wobei eine Schweißmaschine zur Ver­ bindung der Bleche zum Einsatz kommt.

Ferner sieht die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von galvanisierten Stahlblechen mit einem Lötmittel vor, das ein Behandeln dieser Bleche mittels Phosphatierung und Verbinden der Bleche mittels einer Schweißmaschine unter Verwendung eines Kupfer sowie 10-30 Gew.-% an Nickel enthaltenden Lötmittels umfaßt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt zur Verbindung von Teilen eines Automobil-Türrahmens nach der Linie A-A in der Fig. 2(a);

Fig. 2(a) eine schematische Darstellung von unverbundenen Teilen eines Türrahmens;

Fig. 2(b) eine schematische Darstellung zum Vorgang des Ver­ bindens der Teile;

Fig. 2(c) eine schematische Darstellung der verbundenen Teile nach einem Polieren oder Glätten;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung nach der Linie B-B in der Fig. 2(b), wobei die erzeugten Gasbla­ sen zu erkennen sind;

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung einer geglät­ teten oder polierten Verbindung nach der Linie C-C in der Fig. 2(c);

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung von verbunde­ nen Teilen von zwei galvanisierten Stahlblechen gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer für das erfin­ dungsgemäße Verfahren verwendeten Schweißmaschine.

Die Fig. 1 ist eine schematische Schnittdarstellung eines verbundenen Teils eines Automobil-Türrahmens, wobei die Schraffurlinien die Teile angeben, die zur Bildung des Rah­ mens an der Linie A-A in der Fig. 2(a) zu verbinden sind.

Nach dem Walz-Formvorgang des Stahlblechs wird der Tür­ rahmen gefertigt, indem zuerst die Blechteile verbunden und dann poliert werden. Die Fig. 2(a)-2(c) zeigen schematisch die Fertigungsschritte. Der Türrahmen umfaßt ein Haupt-Rahmen­ teil 3, ein Vertikal-Rahmenteil 4 und ein unteres Türrahmen­ teil 5 in der Anordnung nach Fig. 2(a). Die Rahmenteile werden an den Stellen 6a und 6b verbunden, wie Fig. 2(b) zeigt, und dann werden gemäß Fig. 2(c) die verbundenen Teile an den Stellen 7a, 7b poliert.

Gemäß der Schnittdarstellung von Fig. 3 nach der Linie B-B in der Fig. 2(b) sind in der Verbindungsstelle 6b Gasblasen 8a und 8b vorhanden.

Der Schnittdarstellung von Fig. 4 ist zu entnehmen, daß nach dem Polieren und/oder Glätten der Verbindungsstelle die Gas­ blasen 8a, 8b an der Oberfläche als Vertiefungen noch zu er­ kennen sind, so daß die Qualität und das Aussehen der Ver­ bindungsstelle schlecht sind.

Wenn bei dem Karosserieteil von Fig. 1 die einander überdec­ kenden oder überlappenden Teile der Stahlbleche verbunden werden, dringt Zinkdampf, der aus dem Raum zwischen den Stahl­ blechen nicht entweichen kann, in die Verbindung ein, weil der Siedepunkt von Zn niedriger als der Schmelzpunkt von Fe ist, so daß die in Fig. 3 gezeigten Gasblasen 8a und 8b er­ zeugt werden. Wird die Verbindungsstelle poliert, so werden die Gassblasenlöcher bzw. deren Reste an der Oberfläche sichtbar, wodurch das Aussehen des Türrahmens erheblich ver­ schlechtert wird.

Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung wird das Ver­ binden von einem Türrahmenteil 23 mit einem anderen Türrah­ menteil 24 (s. Fig. 5) durchgeführt, wobei ein Lötmittel 13, das Kupfer und 10-30 Gew.-% an Nickel enthält, zur Verwen­ dung gelangt.

Bei Anwendung dieses Lötmittels wird der Zinkdampf von der Galvanisierschicht in das Kupfer eingesaugt oder darin absor­ biert, so daß eine Cu-Zn-Legierung gebildet wird. Als Ergeb­ nis dessen werden in der Verbindung keine Gasblasen er­ zeugt.

Darüber hinaus wird nach dem Polieren oder Glätten des Türrahmens, nach dessen Phosphatieren sowie nach der elek­ trolytischen Beschichtung des Rahmens wegen der Zugabe von Ni zum Lötmittel der elektrische Widerstand der Verbindung erhöht, so daß die Haftung des Materials der anschließenden Beschichtung an der Verbindung abgeschwächt wird und die Dicke der Verbindung gleich der Dicke an anderen Teilen des Stahlblechs ist.

Das hat zum Ergebnis, daß die Oberfläche der Verbindung und des galvanisierten Stahlblechs eben und glatt sind sowie keine Fehler aufweisen.

Die beigefügte Tabelle zeigt die Ergebnisse, die unter Ver­ wendung des oben angegebenen Lötmittels und der in Fig. 6 dargestellten Schweißmaschine erzielt wurden, wobei die Stärke der Verbindung und die Dicke der elektrolytisch be­ schichteten Verbindung bewertet wurden. Dieser Tabelle ist klar zu entnehmen, daß das Lötmittel aus Cu mit 10-30 Gew.-% an Ni der am stärksten zu bevorzugende Lötdraht ist, um das Entstehen von Gasblasen auszuschalten, eine hohe Ver­ bindungsstärke oder -festigkeit zu erzielen und eine glatte Fläche am galvanisierten Stahlblech zu erlangen.

Durch die Erfindung wird somit ein Verfahren zum Verbinden von galvanisierten Stahlblechen mit Hilfe einer Schweißma­ schine unter Verwendung eines Kupfer und 10-30 Gew.-% an Nickel enthaltenden Lötmittels offenbart. Das Verfahren zum Verbinden der galvanisierten Stahlbleche schließt einen er­ sten Schritt des Phosphatierens vor dem Verbindungsvorgang ein.

Tabelle

Claims (3)

1. Verfahren zum Verbinden von zwei galvanisierten Stahl­ blechen unter Verwendung eines Kupfer und 10-30 Gew.-% an Nickel enthaltenden Lötmittels mit einer die Bleche verbindenden Schweißmaschine.

2. Verfahren zum Verbinden von galvanisierten Stahlblechen durch ein Lötmittel, das umfaßt: Behandeln der Bleche durch Phosphatieren und Verbinden der Bleche mittels einer Schweißmaschine unter Verwendung eines Kupfer so­ wie 10-30 Gew.-% an Nickel enthaltenden Lötmittels.

3. Lötmittel zur Verwendung bei dem Verbinden von galvani­ sierten Stahlblechen, dadurch gekennzeichnet, daß es Kupfer und 10-30 Gew.-% an Nickel umfaßt.