DE4328827A1

DE4328827A1 - Welding method for producing a body support frame and a body support frame produced by the method

Info

Publication number: DE4328827A1
Application number: DE19934328827
Authority: DE
Inventors: Walter E Dipl Ing Spaeth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1995-03-02
Also published as: WO1995005918A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Schweißverfahren zur Herstellung eines Karosserie-Tragrahmens insbesondere zur Herstellung eines Fügestoßes im sogenannten Elektronenstrahl-Schweißverfahren und ein nach diesem Verfahren hergestellter Karosserie-Tragrahmen.The invention relates to a welding process for Manufacture of a body support frame in particular for the production of a joint in the so-called Electron beam welding process and one after this Process manufactured body support frame.

Es ist bekannt, sogenannte Spaceframes herzustellen, die auch unter der Bezeichnung Spaceframetragwerk bekannt sind. Bei dem bekannten Karosserie-Tragrahmen ist die A-Säule ein getrenntes Teil von dem daran anschließenden Längsträger und dieser ist wiederum ein getrenntes Teil von der daran anschließenden C-Säule. Im übrigen ist der Dachlängsträger nicht durch laufend beim Stand der Technik, sondern er ist wiederum aus zwei getrennten Teilen gebildet, in deren Zwischenraum die B-Säule anschließt.It is known to produce so-called space frames which is also known as a spaceframe structure are. In the known body support frame A-pillar a separate part from the adjoining one Side member and this in turn is a separate one Part of the adjoining C-pillar. Furthermore the roof rail is not continuous on the stand of technology, but in turn is made up of two separate ones Parts formed in the space between the B-pillar connects.

Der Anschluß der einzelnen Profilteile erfolgt über sogenannte Knotenteile; es handelt sich hierbei um Gußknoten, die als gesonderte und fremde Teile nach träglich mit den genannten Teilen (A-Säule, Dachlängs träger, C-Säule und ggf. B-Säule) verbunden werden. Bei der Verwendung derartiger Gußknoten oder auch anderer Knotenteile besteht der wesentliche Nachteil, daß ein höheres Gewicht bei dem Karosserie-Tragrahmen in Kauf genommen werden muß, bei gleichzeitig teurer Herstellung der Gußknoten und insgesamt des Tragrahmens selbst.The individual profile parts are connected via so-called knot parts; it is about Cast knots that appear as separate and foreign parts compatible with the parts mentioned (A-pillar, longitudinal roof carrier, C-pillar and possibly B-pillar). When using such cast knots or also other node parts, the main disadvantage is that a higher weight in the body support frame must be accepted, at the same time more expensive Production of the cast nodes and overall of the supporting frame even.

Ferner besteht der Nachteil, daß wegen der Vielzahl der notwendigen Schweiß-Stoßstellen auch hierdurch die Herstellungskosten des bekannten Karosserie- Tragrahmens wesentlich erhöht werden. Im übrigen zeigt sich ein ungünstiges dynamisches Verhalten, insbesondere im Crash-Test oder bei einem Unfall, weil die über die genannten Schweißstellen an die genannten Profil körper angeschlossenen Knotenverbinder als Fremdkörper anzusehen sind, die wegen ihrer hohen Eigensteifigkeit ein anderes Bruchverhalten als die daran anschließenden Profilträger haben. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Bruch des Rahmens genau im Stoß stattfindet, und zwar zwischen dem relativ steifen Knotenbauteil und dem daran sich anschließenden elastischen Profilteil, wie z. B. die A-Säule, der Dachlängsträger oder die C-Säule.There is also the disadvantage that because of the large number the necessary welding joints the manufacturing cost of the known body Support frame can be increased significantly. Otherwise shows unfavorable dynamic behavior, in particular in the crash test or in an accident because the over the welds mentioned to the profile mentioned body-connected node connector as a foreign body are to be seen because of their high inherent rigidity a different breaking behavior than the subsequent ones Have profile beams. There is also a risk that the breakage of the frame takes place exactly in the joint, and between the relatively stiff node component and the adjoining elastic profile part, such as B. the A-pillar, the roof rail or the C pillar.

Ein derartiger Kombinationsaufbau ist im übrigen recyclingerschwerend, da es sich um unterschiedliche Werkstoffe handelt.Such a combination structure is otherwise aggravating recycling, since they are different Materials.

Versuche des Anmelders haben gezeigt, daß die Herstellung derartiger Fügestöße mit einem besonderen Verbindungs verfahren besonders günstig ist, weil diese Fügestöße kostengünstig und in kurzer Zeit mit hoher Festigkeit hergestellt werden können.Tests by the applicant have shown that the production such joints with a special connection process is particularly favorable because these joints inexpensive and in a short time with high strength can be produced.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß Fügestöße in besonders einfacher und wenig zeit aufwendiger Weise mit hoher Festigkeit hergestellt werden können.The invention is therefore based on the object To further develop methods of the type mentioned at the beginning that joints in a particularly simple and short time manufactured in a complex manner with high strength can be.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch das Verfahren nach dem Anspruch 1 gekennzeichnet.The invention is to achieve the object characterized by the method according to claim 1.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß als Schweißverfahren ein Elektronen-Strahlschweißen eingesetzt wird, wobei zwischen dem zu verbindenden Fügestoß und der den Fügestoß verbindenden Elektronen- Strahlkanone eine Relativbewegung stattfindet. Hierbei wird es bevorzugt, wenn der zu verbindende Fügestoß stillsteht und die Elektronen-Strahlkanone eine Vorschubbewegung mindestens in X-Richtung ausführt.An essential feature of the present invention is that as a welding process an electron beam welding is used, being between the to be connected Joint and the electron connecting the joint Beam gun a relative movement takes place. Here it is preferred if the joint to be connected stands still and the electron beam gun one Feed movement at least in the X direction.

Hierbei ist es nicht ausgeschlossen, daß die Elektronen-Strahlkanone auch noch eine Bewegung in Y-Richtung ausführt.It is not excluded that the Electron beam gun also has a movement in Y direction executes.

Ebenso ist eine Schwenkbewegung in X/Y-Richtung oder in X/Z-Richtung bzw. Y/Z-Richtung möglich.There is also a swiveling movement in the X / Y direction or possible in X / Z direction or Y / Z direction.

Kern der vorliegenden Erfindung ist, daß die Elektronen-Strahl-Schweißkanone im wesentlichen eine Vorschubbewegung in x-Richtung durchführt, während die anderen Bewegungen eher untergeordneter Natur sind. Der zu verbindende Fügestoß wird daher so ausgerichtet, daß die Verbindungsnaht parallel zur X-Richtung mit ihrer Längserstreckung ausgerichtet ist und daß ferner der Elektronenstrahl gleichzeitig von einer Seite her, z. B. von oben her (in Z-Richtung) zwei untereinander in Z-Richtung liegende Verbindungs nähte verschweißt. The essence of the present invention is that the Electron beam welding gun essentially one Performs feed movement in the x direction while the other movements are of a subordinate nature are. The joint to be connected is therefore so aligned that the seam parallel to X direction aligned with its longitudinal extent and that the electron beam is simultaneously from one side, e.g. B. from above (in the Z direction) two connections lying one below the other in the Z direction seams welded.

Wichtig hierbei ist, daß die beiden Verbindungsnähte, die in Z-Richtung untereinander liegen, räumlich getrennt sind, so daß ein einziger, in Z-Richtung wirkender Elektronenstrahl, der in X-Richtung eine Vorschubbewegung ausführt, gleichzeitig und im gleichen Arbeitsgang eine obere und eine untere Verbindungsnaht eines Fügestoßes verschweißt.It is important that the two connecting seams, which are located one below the other in the Z direction, spatially are separated so that a single one, in the Z direction acting electron beam, the one in the X direction Feed movement is carried out simultaneously and in the same One upper and one lower seam a joint welded.

Mit dieser technischen Lehre werden wesentliche Vorteile erreicht, denn es muß nur ein einziger Elektronenstrahl vorhanden sein, der im gleichen Arbeitsgang zwei räumlich getrennte Verbindungsnähte miteinander verschweißt. Hierbei kann es vorgesehen sein, daß die räumlich getrennten Verbindungsnähte im Bereich eines Fügestoßes angeordnet sind, wobei die obere Verbindungsnaht an den Randbereichen mit der unteren Verbindungsnaht des Fügestoßes zusammen läuft, so daß sich ein geöffneter Querschnitt ergibt. Ein derartiger Querschnitt kann beispielsweise an einer Quertraverse angeordnet sein und an die geöffnete Stirnseite dieser Quertraverse ergibt sich nun ein Fügestoß, über den ein damit zu verbindender Längsträger angeschweißt wird.With this technical teaching become essential Advantages achieved because only one Electron beam present in the same Work step two spatially separated connecting seams welded together. Here it can be provided be that the spatially separated connecting seams are arranged in the area of a joint, wherein the upper seam at the edge areas with the lower seam of the joint runs so that there is an open cross section results. Such a cross section can, for example be arranged on a crossbar and to the the open end of this crossbar results now a joint, over which a joint to be connected Side member is welded.

Der Fügestoß hat - wie beschrieben - eine offene Stirnseite und die offene Stirnseite wird durch umlaufende Verbindungsnähte definiert, welche den Fügestoß ausbilden.The joint has - as described - an open one Face and the open face is through circumferential connecting seams defined, which the Form the joint.

Wichtig ist nun, daß Versuche des Anmelders ergeben haben, daß die Formgebung des Fügestoßes für ein Elektronen-Strahlschweißverfahren optimiert werden muß, um überhaupt in ein und demselben Arbeitsgang den Fügestoß oben und unten (obere und untere Verbindungsnaht) in einem einzigen Arbeitsgang ver schweißen zu können.It is now important that attempts by the applicant result have that the shape of the joint for a Electron beam welding processes can be optimized must, in order at all in one and the same operation the butt joint above and below (upper and lower Connecting seam) in a single operation to be able to weld.

Hierbei ist wesentlich, daß zum Zwecke der Herstellung des Fügestoßes das als Hohlkammerprofil ausgebildete Profil der Quertraverse so verformt wird, daß eine Verschweißung mit dem Elektronen-Strahlverfahren im Bereich des Fügestoßes in einem einzigen Arbeitsgang möglich ist.It is essential that for the purpose of production the joint that is designed as a hollow chamber profile Profile of the crossbar is deformed so that a Welding with the electron beam process in Joint area in a single operation is possible.

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß im Bereich des Fügestoßes das Hohlprofil der Quertraverse so verformt wird, daß sich in Richtung des Elektronenstrahls (Z-Richtung) keine parallel zum Elektronenstrahl gerichtete Wandabschnitte oder Nähte des Fügestoßes ergeben.According to the invention it is provided that in the area of the joint, the hollow profile of the crossbar is deformed in the direction of the electron beam (Z direction) none parallel to the electron beam directed wall sections or seams of the joint surrender.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß das Elektronen- Strahlschweißverfahren nur dann mit hoher Wirksamkeit anwendbar ist, wenn im Strahlengang der Elektronen- Strahlschweißkanone keine sich parallel zum Strahlen gang in relativ großer Länge sich erstreckende zu verbindende Wandabschnitte vorhanden sind. Derartige Wandabschnitte sollten vermieden werden. Daher sieht die Erfindung vor, daß derartige Wandabschnitte dadurch vermieden werden, daß aus einem vorher im wesentlichen rechteckigen Hohlprofil mit parallel zum Elektronen strahl gerichteten Wandabschnitten diese Wandabschnitte so verformt werden, daß diese schräg zum Elektronen strahl angeordnet sind. Im Bereich des Fügestoßes wird also erfindungsgemäß das Hohlprofil der Quertraverse so zusammengequetscht (umgeformt), daß im wesentlichen keine Wandteile des Fügestoßes mehr vorhanden sind, die parallel zur Richtung des Elektronenstrahles ausge richtet sind. Derartige in paralleler Richtung zur Richtung des Elektronenstrahles ausgerichtete Wand abschnitte sind nämlich praktisch nicht zu verschweißen, weil der Widerstand, der dem Elektronenstrahl in diesem Wandabschnitt entgegengesetzt wird, um ein Vielfaches größer ist als im Bereich anderer Wandab schnitte, die sich an diesen Wandabschnitten anschließen und die im Gegensatz zum vorher erwähnten Wandabschnitt, sich an diesem im rechten Winkel anschließen.It turned out that the electron Beam welding process only with high effectiveness is applicable if the electron Jet welding gun none parallel to the blasting aisle extending in relatively great length connecting wall sections are available. Such Wall sections should be avoided. Therefore looks the invention that such wall sections be avoided from a previously essentially rectangular hollow profile with parallel to the electron beam-directed wall sections these wall sections are deformed so that they are oblique to the electron beam are arranged. In the area of the joint thus according to the invention the hollow profile of the cross-member so squeezed (reshaped) that essentially there are no longer any wall parts of the joint, which are parallel to the direction of the electron beam are aimed. Such in parallel to Wall aligned with the direction of the electron beam sections are practically not weldable, because the resistance that is in the electron beam this wall section is opposed to one Is much larger than in the area of other walls cuts that join these wall sections and the contrary to the wall section mentioned before, join this at a right angle.

Das zu verbindende Hohlprofil besteht also aus parallelen und aus senkrecht zum Elektronenstrahl angeordneten Wandabschnitten, die mit zugeordneten Wandabschnitten eines daran anstoßenden Längsträgers im Schweißverfahren verbunden werden sollen. Man könnte die Schweißkanone zwar um diese Wandabschnitte sich drehen lassen, um parallel zur Richtung des Elektronenstrahls gerichtete Wandabschnitte zu vermeiden, dies stößt aber auf erhebliche Schwierigkeiten, weil derartige Elektronen- Strahlkanonen außerordentlich schwer sind und hier ein großer Maschinenaufwand notwendig ist, um eine derartige Schwenkbewegung der Elektronen-Strahlkanone zu bewerkstelligen.The hollow profile to be connected thus consists of parallel ones and arranged perpendicular to the electron beam Wall sections with associated wall sections of a side member abutting it in the welding process should be connected. You could use the welding gun can be rotated around these wall sections directed parallel to the direction of the electron beam Avoid wall sections, but this comes up open considerable difficulties because such electron Beam cannons are extremely heavy and here A large amount of machinery is required to make one such pivoting movement of the electron beam gun to accomplish.

Zum anderen wird durch eine derartige Schwenkbewegung der Elektronen-Strahlkanone erhebliche Durchlaufzeit für zu verbindende Karosserierahmen verlängert.On the other hand, such a pivoting movement the electron beam gun has a significant lead time extended for body frames to be connected.

Der Kern der Erfindung liegt also darin, die Fügestöße, die im Elektronen-Strahlschweißverfahren miteinander zu verbinden sind, so zu verformen, daß sie überhaupt für eine Elektronen-Strahlschweißung zugänglich sind. Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß im wesentlichen parallel zur Richtung des Elektronenstrahls gerichtete (parallele) Wandabschnitte vermieden werden und statt dessen im Winkel zum Elektronenstrahl gerichtete Wandabschnitte durchlaufend vorgesehen sind. Ideal hierfür für das erwähnte Schweißverfahren wäre, die Wandabschnitte im wesentlichen senkrecht zur Elektronen- Strahlrichtung auszurichten, was jedoch bei Hohlprofilen im Bereich des sich in X-Richtung erstreckenden Fügestoßes im wesentlichen nicht durchgehend möglich ist.So the essence of the invention lies in the joints, those in the electron beam welding process with each other are to be connected, to be deformed in such a way that are accessible for electron beam welding. According to the invention, this is done in that essentially directed parallel to the direction of the electron beam (Parallel) wall sections can be avoided and instead its directed at an angle to the electron beam Wall sections are provided continuously. ideal for the welding process mentioned would be that Wall sections essentially perpendicular to the electron Align the beam direction, but this is the case with hollow profiles in the area of the extending in the X direction Jointing essentially not continuously possible is.

Die Verwendung eines Elektronen-Strahlschweißverfahrens hat den Vorteil, daß in ein zu verschweißendes Aluminiumprofil, welches auch aus einer hochfesten Aluminiumlegierung bestehen kann, eine hohe Energie dichte auf kleinstem Raum erzeugt wird.The use of an electron beam welding process has the advantage that in a to be welded Aluminum profile, which is also made of a high-strength Aluminum alloy can be high energy density is generated in the smallest space.

Damit besteht der Vorteil, daß in dem Spaceframe, der eine Reihe von Fügestößen aufweisen kann, insgesamt nur wenig Wärme erzeugt wird. Dadurch entfällt die vorher gegebene Notwendigkeit, daß man den gesamten Spaceframe nach der Einbringung der Schweißverbindungen zur Wiederherstellung der Endfestigkeit glühen mußte, was nach der vorliegenden Erfindung entfallen kann.This has the advantage that in the space frame, the can have a number of joints, in total little heat is generated. This eliminates the previously given need to view the entire spaceframe after the welding connections have been made Restoration of the final strength had to glow what can be omitted according to the present invention.

Der Elektronenstrahl hat eine hohe Durchdringungs fähigkeit, wobei Schweißnahtbreiten zwischen 1-2 mm nur erforderlich sind.The electron beam has a high penetration ability, with weld widths between 1-2 mm are only required.

Im übrigen besteht insgesamt bei der Erfindung der Vorteil, daß mit einer linearen Bewegung der Elektronen- Strahlkanone in X-Richtung eine hohe Durchlaufge schwindigkeit erzielt werden kann und eine einwandfreie Schweißverbindung im Bereich der Fügestöße gegeben ist.Incidentally, there is a total of in the invention Advantage that with a linear movement of the electron Jet gun in the X direction has a high throughput speed can be achieved and a flawless There is a welded joint in the area of the joints is.

Erfindungsgemäß wird also ein im wesentlichen quadratisch oder rechteckiges Hohlprofil einer Quertraverse in eine längliche, etwa oval oder elliptische Form umge formt, um so mit dieser neuartigen Anschlußkontur des Fügestoßes eine einwandfreie Verbindung mit dem Elektronen-Strahlschweißen zu erreichen. Neben der ovalen Verformung können auch noch anders profilierte Verformungen hergestellt werden, wie z. B. sechseckige, achteckige oder dgl. mehrkantig verformte Profile, die alle sich dadurch auszeichnen, daß im wesentlichen keine Wandabschnitte vorhanden sind, die parallel zum Elektronenstrahl gerichtet sind.According to the invention, therefore, it becomes essentially square or rectangular hollow profile of a crossbar in an elongated, roughly oval or elliptical shape shapes, so with this new connection contour of the Fügestoßes a perfect connection with the To achieve electron beam welding. In addition to the oval deformation can also be profiled differently Deformations are produced, such as. B. hexagonal, octagonal or similar polygonal shaped profiles, all of which are characterized in that essentially there are no wall sections parallel to the Electron beam are directed.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject of the present invention arises not only from the subject of the individual Claims, but also from the combination of individual claims among themselves.

Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammen fassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All in the documentation - including the together version - disclosed information and characteristics, in particular the spatial training shown in the drawings are claimed as essential to the invention, insofar them individually or in combination with the stand of technology are new.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following the invention based on several Drawings illustrating execution paths closer explained. Here go from the drawings and their Description of further features essential to the invention and advantages of the invention.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Seitenansicht einer Quertraverse, die über einen Fügestoß mit einer Längstraverse verbunden wird; Fig. 1 side view of a crossbar, which is connected via a joint with a longitudinal crossbar;

Fig. 2 die Draufsicht auf Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II; FIG. 2 shows the top view of FIG. 1 in the direction of arrow II;

Fig. 3 die Stirnansicht der Fig. 2 in Richtung des Pfeiles III; Fig. 3 shows the end view of Figure 2 in the direction of arrow III.

Fig. 4 Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 1; Fig. 4 section along the line IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 eine alternative Verformung eines Fügestoßes; Fig. 5 shows an alternative shaping of a joining shock;

Fig. 6 eine weitere alternative Gestaltung eines Fügestoßes, über den eine Quertraverse mit einer Längstraverse verbunden wird; Fig. 6 shows a further alternative design of a joining shock, is connected via a transverse member having a longitudinal beam;

Fig. 7 eine Seitenansicht auf Fig. 6 in Längsrichtung; FIG. 7 shows a side view of FIG. 6 in the longitudinal direction;

Fig. 8 eine Draufsicht auf Fig. 7 in Richtung des Pfeiles VIII. Fig. 8 is a plan view of Fig. 7 in the direction of arrow VIII.

Gemäß Fig. 1 und 2 besteht eine Quertraverse 1 im wesentlichen aus einem Hohlprofil, welches in Fig. 4 näher dargestellt ist. Das Hohlprofil weist einen etwa rechteckigen Trägerquerschnitt 8 auf, der einen linken Flansch 4 und einen rechten Flansch 5 aufweist. Die Wandungen 2, 3 sind von gleicher Dicke.According to Fig. 1 and 2 1, a cross-member essentially consists of a hollow profile, which is shown in detail in Fig. 4. The hollow profile has an approximately rectangular support cross section 8 , which has a left flange 4 and a right flange 5 . The walls 2, 3 are of the same thickness.

Würde nun ein unverformtes Profil nach Fig. 4 einer Quertraverse im Bereich seines Trägerquerschnittes 8 mit einem Elektronenstrahl verschweißt werden, so wäre dies praktisch nicht möglich. In Fig. 4 ist dargestellt, daß ein derartiger Elektronenstrahl 19 in Vorschubrichtung 11 (X-Richtung) an dem Träger querschnitt 8 dieser noch nicht verformten Quertraverse entlangfährt und hierbei der Elektronenstrahl bei Position 12 auf den linken Flansch stößt und hier eine Schweißnaht in Verbindung zu dem daran anschließenden Längsträger durchführen würde. Nachdem der Flansch 4 senkrecht zur Richtung (Z-Richtung 10) des Elektronen strahl 19 liegt, ergeben sich keine Schwierigkeiten. If an undeformed profile according to FIG. 4 of a crossmember were to be welded with an electron beam in the area of its cross section 8 , this would practically not be possible. In Fig. 4 it is shown that such an electron beam 19 travels in the feed direction 11 (X direction) on the carrier cross section 8 of this not yet deformed cross-beam and in this case the electron beam strikes the left flange at position 12 and here a weld seam in connection the subsequent side member would perform. After the flange 4 is perpendicular to the direction (Z direction 10 ) of the electron beam 19 , there are no difficulties.

Die Schwierigkeiten würden dann entstehen, wenn der Elektronenstrahl bei Position 13 auf die parallel zur Z-Richtung 10 liegende Wandung des Trägerquerschnittes 8 treffen würde, weil dann ein gesamter sich in Richtung des Elektronenstrahles erstreckender Wand abschnitt verschweißt werden müßte, was praktisch nicht möglich ist. Wandert nämlich der Elektronenstrahl 19 in Vorschubrichtung 11 von dem senkrecht zur Elektronenstrahlrichtung liegenden Flansch 4 auf die parallel zum Elektronenstrahl richtende Wandung des Trägerquerschnittes 8 bei Position 13, dann kommt es zu einem derartig erhöhten Widerstand, daß im Bereich bei Position 13 eine Verschweißung nicht mehr möglich ist. Gleiches gilt im übrigen für die Position 14, weil der Elektronenstrahl dann gleichzeitig im oberen Bereich der Wandung 2 bei Position 14 als auch im Bereich der Wand 3 (unten) bei Position 14 die Schweißnaht anbringen müßte.The difficulties would arise if the electron beam at position 13 hit the wall of the carrier cross section 8 lying parallel to the Z direction 10 , because then an entire wall section extending in the direction of the electron beam would have to be welded, which is practically not possible. If the electron beam 19 travels in the feed direction 11 from the flange 4 lying perpendicular to the electron beam direction to the wall of the carrier cross-section 8 parallel to the electron beam at position 13 , there is such an increased resistance that welding in the area at position 13 is no longer possible is. The same applies to position 14 because the electron beam would then have to apply the weld seam in position 14 in the upper area of wall 2 and in position 14 in the area of wall 3 (below).

Es wurde also erklärt, daß eine Quertraverse mit einem Hohlprofil nach Fig. 4 praktisch mit dem Elektronen- Strahlschweißverfahren nicht ökonomisch verarbeitbar ist.It was therefore explained that a cross-beam with a hollow profile according to FIG. 4 is practically not economically processable with the electron beam welding process.

Hier setzt die Erfindung ein, die vorsieht, daß im Bereich des Fügestoßes das Profil der Quertraverse 1 erfindungsgemäß zu dem Fügestoß 7 gemäß Fig. 3 verformt wird. Das vorher etwa rechteckig ausgebildete Hohlprofil der Quertraverse 1 wird also zu einem etwa ovalen, elliptischen oder mehrkantigen Profil umge formt, wobei nun wesentlich ist, daß keinerlei Wandabschnitte mehr vorhanden sind, die direkt parallel zur Z-Richtung 10 des Elektronenstrahles 19 gerichtet sind. This is where the invention comes in, which provides that, in the region of the joint, the profile of the crossbar 1 is deformed according to the invention to form the joint 7 according to FIG. 3. The previously approximately rectangular hollow profile of the crossbar 1 is thus formed into an approximately oval, elliptical or polygonal profile, it being essential that there are no longer any wall sections which are directed directly parallel to the Z direction 10 of the electron beam 19 .

Der Längsträger 6 weist hierbei einen Flansch 9 auf, in dessen Bereich die Verschweißung mit den randseitigen Flanschen 4, 5 der Quertraverse 1 erfolgt.The longitudinal beam 6 here has a flange 9 , in the area of which the welding to the edge flanges 4, 5 of the crossbar 1 takes place.

Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß nun eine ungestörte Verschweißung des gesamten Fügestoßes 7 mit dem zugeordneten Fügestoß des Längsträgers 6 möglich ist, weil bei Position 12 der Elektronenstrahl auf die senkrechten Flanschabschnitte 5,9 auftrifft und bei Position 13 im Winkel zum Elektronenstrahl (Z-Richtung 10) geneigte Wandabschnitte des Fügestoßes 7 vorhanden sind, die bei Position 14 wiederum in senkrecht zum Elektronenstrahl 19 ausgerichtete Wandabschnitte über gehen. Auf diese Weise kann also der gesamte Fügestoß mit seiner oberen und mit seiner unteren Verbindungs naht 15, 16 in einem einzigen Arbeitsgang bei einem Vorschub der Elektronen-Strahlkanone in Vorschub richtung 11 verschweißt werden.From Fig. 3 it can be seen that an undisturbed welding of the entire joint 7 with the associated joint of the longitudinal beam 6 is now possible because at position 12 the electron beam strikes the vertical flange sections 5.9 and at position 13 at an angle to the electron beam (Z -Direction 10 ) inclined wall sections of the joint 7 are present, which in turn go at position 14 into wall sections aligned perpendicular to the electron beam 19 . In this way, the entire joint with its upper and with its lower connection seam 15, 16 can be welded in a single operation with a feed of the electron beam gun in the feed direction 11 .

Bei der Verformung des Fügestoßes 7 an der Quertraverse 1 ergibt sich ein Maß 17, welches in Fig. 2 dargestellt ist, und welches in Fig. 3 derart bemessen sein muß, daß es zwischen die Flansche 9 des Längsträgers 6 paßt und praktisch spaltlos mit den Flanschen 4, 5 der Quertraverse 1 verschweißt werden kann.In the deformation of the joint 7 on the crossbar 1 results in a dimension 17 , which is shown in Fig. 2, and which must be dimensioned in Fig. 3 such that it fits between the flanges 9 of the side member 6 and practically without gap with the Flanges 4 , 5 of the crossbar 1 can be welded.

Der Spalt kann hierbei im Bereich von etwa kleiner als 1/10 mm liegen.The gap can be in the range of approximately smaller than 1/10 mm.

Die Fig. 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein anders geformtes Hohlprofil 18, wo erkennbar ist, daß ein mehrkantiges Hohlprofil aus dem vorher etwa rechteckig geformten Hohlprofil nach Fig. 4 geformt wurde. Auch hier findet der Elektronenstrahl 19 bei den Positionen 13, 14 wiederum etwa senkrecht zu ihm gerichtete oder wenigstens im Winkel zu ihm gerichtete Wandabschnitte vor, die demzufolge in ein und demselben Arbeitsgang oben und unten verschweißt werden können. FIG. 5 shows a further embodiment of a differently shaped hollow section 18, where it is seen that was formed a multi-edged hollow profile from the previously approximately rectangular-shaped hollow profile according to Fig. 4. Here, too, the electron beam 19 again finds positions 13 , 14 approximately perpendicular to it or at least at an angle to it, which can consequently be welded above and below in one and the same operation.

In den Fig. 6, 7 und 8 ist eine weitere alternative Ausbildung des Fügestoßes 27 dargestellt, bei dem eine Quertraverse 21 mit rechteckförmigem Trägerquer schnitt 28 mit dem Längsträger 6 verbunden ist. Durch die rechteckförmige Querschnittsform 28, bei dem die obere Wandung 22 und die untere Wandung 23 gleich dick ausgebildet sind, kann der Fügestoß 27 mit relativ einfachem Aufwand mittels eines Fräs- oder Sägevorganges in dem Längsträger 6 sowie der Quertraverse 21 mit großer Maßgenauigkeit hergestellt werden. Diese maßgenaue Ausbildung des Fügestoßes ist insbesondere bei Füge stoßanordnungen für Spaceframes von besonderer Wichtig keit, da dort mehrere Schweißverbindungen wo Spaceframe-Einheiten vorgesehen sind und insbesondere für das Elektronenstrahl-Schweißen größte Sorgfalt bei der Vorbereitung des Fügestoßes mit einer Spalt breite von kleiner als 1/10 mm geboten ist.In FIGS. 6, 7 and 8 show another alternative embodiment of the joining joint 27 is shown in which a cross-member 21 having a rectangular beam cross-section 28 is connected to the longitudinal beam 6. Due to the rectangular cross-sectional shape 28 , in which the upper wall 22 and the lower wall 23 are of equal thickness, the joint 27 can be produced with a relatively simple effort by means of a milling or sawing process in the side member 6 and the crossbar 21 with great dimensional accuracy. This dimensionally accurate formation of the butt joint is particularly important in the case of butt joint arrangements for spaceframes, since there are several welded joints where spaceframe units are provided and especially for electron beam welding, the greatest care in preparing the butt joint with a gap width of less than 1 / 10 mm is required.

Die geometrische Anordnung dieses Fügestoßes 27 ist so ausgelegt, daß bei dem teilweisen Durchdringen der Quertraverse 21 durch den Längsträger 6 eine Verschneide linie (Fügestoß 27) ausgebildet wird, welche sich aus Fügestoßlinien zusammensetzt, welche zumindest in einem Winkel zur Elektronenstrahl-Richtung angeordnet sind und paarweise in Richtung des Elektronenstrahles fluchtend hintereinander vorgesehen sind.The geometric arrangement of this joint 27 is designed so that when the cross member 21 partially penetrates through the longitudinal beam 6, a cutting line (joint 27 ) is formed, which is composed of joint lines which are arranged at least at an angle to the electron beam direction and are provided in pairs one behind the other in the direction of the electron beam.

Damit ist es jeweils möglich, jeweils mindestens zwei Fügestoßlinien, die räumlich voneinander getrennt sind, mit einer Linearbewegung des Elektronenstrahl-Schweißens in einem Arbeitsgang zu verbinden. Durch dieses Verbinden von jeweils zwei Fügestoßlinien bei einer Linearbewegung des Elektronenstrahles wird der gesamte Bewegungsablauf des Schweißvorganges ganz wesentlich vereinfacht und die Schweißzeiten um mehr als die Hälfte verkürzt. Wie insbesondere aus den Fig. 6 und 8 zu erkennen ist, ist bei einer Fügestoßausbildung mit im wesentlichen zwei zueinander senkrecht angeordneten Richtungen der Fügestoßgestalt ein einfaches lineares Bewegen in nur zwei Richtungen entlang der Schweißnahtfuge erforderlich.It is thus possible in each case to connect at least two joining butt lines, which are spatially separated from one another, with a linear movement of the electron beam welding in one operation. This connection of two joining butt lines each time the electron beam moves linearly considerably simplifies the entire movement sequence of the welding process and shortens the welding times by more than half. As can be seen in particular from FIGS. 6 and 8, in a joint formation with essentially two mutually perpendicular directions of the joint shape, a simple linear movement in only two directions along the weld joint is required.

Zur Ausbildung der Fügeverbindung beginnt, wie in Fig. 6 abgebildet, der Elektronenstrahl 19 bei Punkt A und bewegt sich in Richtung B entlang der Linie 30. Dabei werden die Linien 30 und 31 gleichzeitig schweiß technisch erfaßt und verbunden. Von Punkt B aus wandert nun der Elektronenstrahl 19 in Richtung Punkt C und verbindet dabei die Linie 32 und die Linie 33 zeitgleich miteinander. Von Punkt C aus wandert der Elektronenstrahl 19 weiter zu Punkt D und verbindet die Linien 34 und 35 gleichzeitig miteinander. Die Flansche 24, 25 der Quertraverse 21 stoßen dabei auf den Flansch 9 des Längsträgers 6 und werden gesondert schweißtechnisch miteinander verbunden.To form the joint connection, as shown in FIG. 6, the electron beam 19 begins at point A and moves in the direction B along the line 30. Lines 30 and 31 are simultaneously welded and welded. From point B, the electron beam 19 now travels in the direction of point C, connecting line 32 and line 33 at the same time. From point C, the electron beam 19 moves on to point D and connects lines 34 and 35 to one another at the same time. The flanges 24, 25 of the crossbeam 21 abut the flange 9 of the side member 6 and are separately welded together.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die nachträgliche Verformung eines Hohlprofils mit dem Ziel, ein Hohlprofil zu erreichen, welches keine Parallelen zum Elektronenstrahl gerichtete Wandabschnitte aufweist. Es ist in einer anderen Ausführungsform vorgesehen, daß direkt von vornherein derartige Hohlprofilquerschnitte verwendet, die keinerlei Wandabschnitte aufweisen, die in Z-Richtung (Pfeil richtung 10) parallele Wandabschnitte aufweisen.The present invention is not limited to the subsequent deformation of a hollow profile with the aim of achieving a hollow profile which has no wall sections directed parallel to the electron beam. It is provided in another embodiment that such hollow profile cross-sections are used directly from the start, which have no wall sections that have parallel wall sections in the Z direction (arrow direction 10 ).

In diesem Fall ist eine Umformung des Fügestoßes nicht notwendig.In this case there is a deformation of the joint unnecessary.

BezugszeichenlisteReference list

1 Quertraverse
2 Wandung
3 Wandung
4 Flansch
5 Flansch
6 Längsträger
7 Fügestoß
8 Trägerquerschnitt (Quertraverse 1)
9 Flansch (Längsträger 6)
10 Z-Richtung
11 Vorschubrichtung (X-Richtung)
12 Position
13 Position
14 Position
15 obere Verbindungsnaht
16 untere Verbindungsnaht
17 Maß
18 Hohlprofil
19 Elektronenstrahl
21 Quertraverse
22 Wandung
23 Wandung
24 Flansch
25 Flansch
27 Fügestoß
28 Trägerquerschnitt (Quertraverse 21)
30 Linie
31 Linie
32 Linie
33 Linie
34 Linie
35 Linie 1 crossbar
2 wall
3 wall
4 flange
5 flange
6 side members
7 joint
8 beam cross-section (cross-beam 1 )
9 flange (side member 6 )
10 Z direction
11 feed direction (X direction)
12 position
13 position
14 position
15 upper seam
16 lower seam
17 measure
18 hollow profile
19 electron beam
21 crossbar
22 wall
23 wall
24 flange
25 flange
27 joint
28 girder cross-section (cross-beam 21 )
30 line
31 line
32 line
33 line
34 line
35 line

Claims

1. Welding process for the production of a body support frame in which the A, B and C pillars and the roof side members are welded to one another via joints, characterized in that the joints ( 7 , 27 ) by means of an electron beam gun ( 19 ) are welded, a relative movement between the electron beam gun ( 19 ) and the joint to be welded ( 7 , 27 ) taking place in at least one direction, the electron beam cannon ( 19 ) preferably being moved, and that the joint to be connected ( 7 , 27 ) is so directed that the connecting seam with its longitudinal extension is oriented essentially in the direction of the feed direction ( 11 ) of the electron beam gun ( 19 ).

2. Welding process for producing a bodywork Support frame according to claim 1, characterized characterized that the relative movement is a rotational movement.

3. Welding process for the production of a body Support frame according to claim 1, characterized characterized that the relative movement consist of a translational and a rotatory Movement.

4. Welding method for producing a body support frame according to claim 1, characterized in that the hollow profiles ( 18 ) to be welded in a joint ( 7 ) are deformed in such a way that the connecting seams ( 15 , 16 ) to be produced are essentially parallel to the feed direction ( 11 ) the electron beam gun ( 19 ) are aligned.

5. Welding method for producing a body support frame according to claim 4, characterized in that the superimposed with their longitudinal extension substantially parallel to the feed direction ( 11 ) of the electron beam gun ( 19 ) aligned seams ( 15 , 16 ; 30 , 31 ; 32 , 33 ; 34 , 35 ) are welded simultaneously in a single operation by an electron beam ( 19 ).

6. body support frame made of several profiles, which are produced by the method according to claim 1, characterized in that the hollow profiles ( 18 , 21 ) in a joint ( 7 , 27 ) in an elongated, an oval, an elliptical or polygonal shape or their combination with essentially unidirectional connecting seams ( 15 , 16; 30 , 31; 32 , 33 ; 34 , 35 ) are welded aftertreatment-free by means of an electron beam ( 19 ), in which direction there is no perpendicular connecting seam section .