EP2704869A1 - Verfahren und vorrichtung zum fügen eines verbundblechteils - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum fügen eines verbundblechteils

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EP2704869A1
EP2704869A1 EP12716014.1A EP12716014A EP2704869A1 EP 2704869 A1 EP2704869 A1 EP 2704869A1 EP 12716014 A EP12716014 A EP 12716014A EP 2704869 A1 EP2704869 A1 EP 2704869A1
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EP
European Patent Office
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composite sheet
sheet metal
metal part
dummy element
joining
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12716014.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Azeddine Chergui
Robert Klimek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP2704869A1 publication Critical patent/EP2704869A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23K2103/166—Multilayered materials
    • B23K2103/172—Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic

Definitions

  • the invention relates to a method for joining a
  • Composite sheet metal part at least two outer cover plates and
  • Component has at least one outer metallic layer, wherein the composite sheet metal part and the further component overlap each other between two electrodes
  • the invention relates to a device for joining a
  • Composite sheet metal part at least two outer cover plates and at least one arranged between the cover plates
  • Composite sheet metal parts are composite materials, which are constructed in particular in the form of a sandwich.
  • Composite sheet metal parts usually consist of two outer cover sheets and one
  • composite sheet metal parts can have very high local stiffnesses and strengths.
  • composite sheet metal parts can have good sound insulating properties provide.
  • composite sheet metal parts also allow a lower component weight, without sacrificing the other properties of the component. For this reason, composite sheet metal parts are increasingly being used as so-called lightweight sheets in motor vehicle construction.
  • Resistance welding are suitable. Resistance welding, for example, is used to easily and inexpensively join the composite sheet metal parts to normal sheet metal parts. In resistance welding, there is a brief, high heat input into the composite sheet metal part, whereby the at least one between the cover plates
  • non-metallic layer can be easily damaged. This is the case in particular with plastic layers, which have a lower temperature resistance and, in addition, a lower thermal conductivity than the outer cover plates.
  • the plastic layers may also be electrically insulating or at least have a very low electrical conductivity.
  • the present invention is therefore based on the object, the method and the device in each case of the type mentioned above and described in more detail above
  • KJ / nb 110616 O April 23, 2012 is brought and in which at least one current path between the two electrodes via an electrically conductive
  • the invention has therefore recognized that, in order to protect the composite sheet metal part during the joining at locally particularly stressed areas, a dummy element can be used, which is brought into contact with the composite sheet metal part.
  • the dummy element is electrically conductive and preferably thermally stable.
  • the dummy element may, for example, be very similar to the cover sheet in terms of these properties.
  • the dummy element and the outer cover sheets may be made of the same or a similar material.
  • the dummy element has a much higher conductivity and / or considerably higher thermal stability. It may then be sufficient to improve the material quality of the dummy element instead of the outer cover plate.
  • In resistance welding at least two electrodes are positioned relative to the workpieces to be welded in such a way that between the electrodes an electrically conductive
  • Workpieces are in this case the composite sheet metal part and the other component.
  • the electrodes may be designed differently and may be formed, for example, as part of a welding tongs or as roller electrodes.
  • the dummy element is in at least one at
  • Dummy element can also be closed otherwise.
  • the dummy element can be a local
  • the use of a dummy element avoids unnecessary material requirements.
  • the dummy element is characterized by the fact that, preferably, for the mechanical and other properties of the
  • Composite sheet is dispensable.
  • the dummy element therefore only needs to be provided where locally elevated temperatures can occur during resistance welding.
  • the dummy element is not permanently connected by the resistance welding with the composite sheet metal part, but sooner or later falls off the composite sheet metal part or removed.
  • the dummy element can so for example only for the duration of resistance welding, so the joining, with the
  • the dummy element can also be quite material-intensive, as a solid plate, made.
  • the dummy element to bring into contact with the outer cover plate, which is not in contact with the overlapping with the other component, in particular when the further component and the composite sheet metal part are formed flat.
  • the dummy element is preferably provided on the outer cover plate facing away from the further component.
  • the further component may be an ordinary sheet metal component. It is also conceivable that the further component is a solid metallic component or even a composite material, such as a composite sheet metal part. In order to ensure the weldability of the composite sheet metal part with the other component, the further component, if it is not constructed continuously metallic, in particular at least one outer metallic layer which can be brought into contact with the composite sheet metal part and welded. In a first embodiment of the method, at least one current path between the two electrodes via the
  • Dummy element and the two outer cover plates are closed. In this way it can be achieved that a part of the current flows through the dummy element, which would otherwise flow through an outer cover layer.
  • the dummy element is provided between an outer cover layer and the electrode so that the current flows through the dummy element into the outer cover layer or vice versa, the current density in the outer cover plate adjacent to the dummy element can be reduced.
  • the dummy element may alternatively or additionally but also a part of the heat generated during welding
  • the electrode may be brought into abutment with the dummy element to approximately a current path through the
  • the dummy element is then preferably associated with a composite sheet metal part
  • Electrode brought into contact.
  • a current path between the two electrodes can be closed via the dummy element and the electrically conductive component.
  • the current path can be so, for example, under partial or preferably
  • Composite sheet metal part leads and so also to a
  • a procedurally simple implementation can be achieved if the dummy element is received in an electrically conductive connected to the other component recording.
  • the recording is preferably used at the same time
  • Positioning of the dummy element during welding is preferably carried out before the actual joining. However, the dummy element can also be taken up or positioned within certain limits only during joining. Alternatively or
  • a plurality of dummy elements provided on a carrier tape can be used. This is particularly advantageous when the carrier tape is moved between an electrode and the composite sheet metal part. This is preferably done between two
  • join events where the join events are also two
  • a joining event for example, the setting of a
  • the carrier tape can ultimately in a corresponding
  • a holder for the carrier tape is fixed relative to an electrode.
  • the positioning is preferably automatic.
  • the carrier tape must then be transported only after a joining event a piece to a next dummy element again in the
  • a procedural simplification can be achieved if the plurality of dummy elements is separated from the carrier tape before or during the joining.
  • Dummy elements can then be disposed of separately or on
  • the electrode and / or the inclusion of the dummy elements For simplicity, carried out by the electrode and / or the inclusion of the dummy elements.
  • the joining may be performed so that the dummy member adheres to the composite sheet member.
  • the dummy element is finally welded during joining. This may be appropriate
  • the dummy element after the joining event can be at least partially separated from the composite sheet metal part. This can be realized in a particularly simple manner by exerting a torsional force on the dummy element in order to
  • Shear composite sheet metal part The dummy element can also be wholly or partially by suitable means of cutting from
  • Composite sheet metal part to be removed If the dummy element is to be partially removed, it may be expedient to provide at least one corresponding predetermined breaking point in the dummy element, which facilitates a separation of remaining and to be removed dummy parts.
  • dummy elements exert a favorable effect if they consist of a material of high electrical conductivity and high melting temperature.
  • Conductivities and melting temperatures of the dummy element can be achieved so that the dummy element is not joined to the composite sheet metal part.
  • the dummy element can then be used repeatedly for a plurality of joining events, without being significantly damaged or having to be separated again from the composite sheet metal part.
  • a solid plate can be used as a dummy element whose thickness is the thickness of the composite sheet metal part and / or an outer
  • Cover sheet can significantly exceed.
  • a cooling of the dummy element may alternatively or additionally provided a cooling of the dummy element. If the dummy element is held in a receptacle, alternatively or additionally, the receptacle can be cooled. As cooling medium are water, oil or other fluid in question. The cooling can be done via appropriate cooling channels.
  • Engraving are used.
  • the embossments such as in the form of thorns, thereby piercing an outer cover plate.
  • Gases from a non-metallic layer can then be removed by at least one corresponding venting channel.
  • the described method can be used in resistance spot welding. There is only a selective amount of heat in the
  • Inserted composite sheet metal part and it can be particularly simple and inexpensive dummy elements, such as in the form of
  • a receptacle for receiving a dummy element before and / or during joining and for contacting the dummy element is provided with the composite sheet metal part and that the receptacle electrically conductive with the further component connected is.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of
  • Fig. 2 shows the device of Fig. 1 in a schematic
  • Fig. 4 shows a second embodiment of
  • FIGS. 8a-b shows a section of a section of a third embodiment of the device according to the invention
  • FIGS. 1 and 2 a device 1 for joining by means of resistance welding, in particular by means of
  • the composite sheet metal part 2 includes in the illustrated and so far preferred embodiment, two outer
  • the composite sheet metal part 2 and the further component 3 are in the one shown in Figs. 1 and 2, each other
  • the thickness of the circular disk-shaped Dummyelernents 11 is tuned to the welding task. The thickness of the
  • the uppermost layer for example, be about 1 mm.
  • the uppermost layer for example, be about 1 mm.
  • Electrode 7 have a higher compared with the lower electrode 8 contact resistance.
  • a current bridge 12 is provided, which is the edge of the composite sheet metal part 2 shown on the right.
  • Composite sheet metal part 2 slightly engages around and is electrically conductive.
  • the current bridge 12 consequently ensures that during the joining a current path is formed between the two electrodes 7, 8 via the dummy element 11, the upper outer cover plate 4, the current bridge 12, the lower outer cover plate 5 and the further component 3.
  • the current bridge 12 thus represents an electrically conductive connection between the outer nb 110616WO April 2012 Covering sheet 4.5 is a further current path between the electrodes 7,8 is closed via the dummy element 11, a receptacle 13, a connection 14 between the receptacle 13 and the further component 3 and the further component 3.
  • Especially the parallel formation of the two current paths ensures particularly good joining results.
  • the receptacle 13 serves to receive the dummy element 11 and the positioning of the dummy element 11 in the desired orientation to the composite sheet metal part 2.
  • the receptacle 13 is formed in the manner of a pliers, so that the receptacle 13 for insertion of the dummy element 11 is expanded or opened and can then be narrowed or closed for fixing or at least contacting. This is shown in particular in FIG. 2.
  • the receptacle 13 may be stationary connected to the welding gun 9, but this is not required. Further, the receptacle 13 is connected in the illustrated embodiment via a connection 14 in the form of a flexible cable or a tape with the other component 3, in particular, to multiple welds
  • welding point is already another kreiusionnförmiges dummy element 11 is provided.
  • the dummy elements 11 can be glued to the composite sheet metal part 2.
  • the welding zones 15 of the spot welds are lenticular, as so-called
  • Component 3 in and on the other side into the outer component 4 facing away from the outer cover plate 4 inside.
  • a receiving web 21 is provided, which has a circumferential recess 22.
  • this circumferential recess 22 can be any circumferential recess 22.
  • Dummy elements 11 are precisely recorded. In addition, a very secure positioning of the dummy elements 11 is possible by the inclusion of 21 in the context of an undercut.
  • Dummy elements 11 provided to the individual welds are fixed in succession on a carrier tape 24.
  • the carrier tape 24 is rolled up and is clamped in the automatic feeder 23. In the period between the setting of two successive welds, the carrier tape 23 becomes a piece
  • Resistance spot welding per se can be done. This essentially takes place as previously described. To that
  • the carrier tape 24 corresponding weakenings, such as in the form of perforations on iron.
  • the carrier tape 24 is transported through the space between the composite sheet metal part 2 and the upper electrode 7.
  • the transport of the carrier tape 24 could also take place outside this gap and the
  • Carrier tape 24 are each introduced into the space after the next dummy element 11 has taken the desired position in the automatic feeder 23.
  • FIG. 5 A workpiece produced by a modified method comprising a composite sheet metal part 2 and a further component 3 is shown in FIG. 5 in a sectional view.
  • the method is modified so that the welding zone 15 extends only from the further component 3 into the outer cover plate 4 of the composite sheet metal part 2 facing away from the further component 3.
  • the dummy element 25 is not firmly connected in this case by the joining of the composite sheet metal part 2 with the other sheet metal part 3 with the composite sheet metal part 2.
  • the dummy element 25 can therefore be reused to set the next welding point, which is due to the
  • the joining process can be supplemented by a step shown in FIG. 6.
  • a rotating punch 26 or the like is pressed against the dummy element 11, thus exerting a torsional force on the dummy element 11. If the torsional force or the moment exerted on the dummy element 11 are large enough, the dummy element 11 will become as a whole
  • Fig. 7 is a workpiece comprising a
  • Dummy elements 27 are used, the so-called
  • Predetermined breaking points 28 are designed so that the
  • Dummy element 27 is partially destroyed when a
  • Torsionskraft is impressed, as has been described in connection with FIG. 6.
  • An inner part 29 of the dummy element 27 connected directly to the welding zone thus remains on the composite sheet metal part 2. The on the
  • Composite sheet part 2 remaining part 29 of the dummy element 27 is shown on the right and has approximately the size of the expected bite point or the area of the dummy element 27 joined to the composite sheet metal part 2.
  • FIGS. 8a and 8b a part of a receptacle 30 of a device for joining by means of resistance welding is shown
  • Receipt 30 has a circular opening 31 and a
  • Recess 32 in which a correspondingly formed dummy element can be accommodated.
  • the receptacle and the opening could also be formed differently than circular and / or not concentric with each other.
  • the receptacle 30 further has a holder 33, via which the dummy element is conductively connected to the further component.
  • a cooling channel 34 is provided, which in the illustrated and in so far
  • preferred receptacle 30 is annular.
  • Cooling passage 34 can be traversed by a cooling medium to dissipate the heat generated during resistance welding.
  • the cooling channel 34 is formed in the illustrated and so far preferred receptacle 30 so that it during the joining adjacent to the dummy element and adjacent to
  • Composite sheet metal part is.
  • both the composite sheet metal part and the dummy element heat can be dissipated.
  • the dummy element could have cooling channels, which may be ventilated.
  • the cooling channels of the dummy element could also be separated or via the recording with a
  • Coolant are supplied, so that the cooling channels of the dummy element are flowed through by coolant.
  • puncturing embossments 35 are provided in the form of mandrels which can penetrate an outer cover plate of a composite sheet metal part when the receptacle 30 is pressed against the composite sheet metal part.
  • the embossings 35 then protrude into the at least one non-metallic layer.
  • the embossings 35 are in the illustrated and so far preferred embodiment of an electrically non-conductive material, such as a ceramic,
  • Fig. 9 is a device 40 for joining two composite sheet metal parts 2 by means of resistance welding
  • a dummy element 11 is brought between each electrode 7,8 of the welding gun 9 and the associated composite sheet metal part 2 and the further component 3 in the form of a composite sheet metal part, by means of a receptacle 21 of the type already described.
  • Each receptacle 21 is with the opposite Composite sheet metal part 2 and the other component 3 electrically connected.
  • These connections 14 are each provided via a current bridge 41, which in turn electrically conducts the two outer cover plates 4, 5 of the composite sheet metal part 2 on the one hand and of the further component 3 on the other hand
  • FIG. 10 shows a device 45 modified relative to the device 40 illustrated in FIG. 9 for joining a composite sheet metal part 2 and a further component 3 designed as a composite sheet metal part by means of resistance welding.
  • this device 45 is dispensed with the use of images for receiving dummy elements. It will be too
  • Component 3 via two dummy elements 11 and a
  • Cover plates 4,5 and all four dummy elements 11 runs.
  • the contact surfaces between each dummy element 11 and the corresponding outer cover plate 4, 5 are small enough
  • the dummy elements 11 can also be joined with the associated outer cover plates 4, 5. However, a subsequent separation of the dummy elements 11 from the outer cover plates 4, 5 is possible as required.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Verfahren zum Fügen eines Verbundblechteils (2) mit einem weiteren Bauteil (3), wobei das Verbundblechteil (2) wenigstens zwei äußere Deckbleche (4, 5) und wenigstens eine zwischen den Deckblechen (4, 5) angeordnete nichtmetallische Schicht (6) aufweist und wobei das weitere Bauteil (3) wenigstens eine äußere metallische Schicht (4, 5) aufweist, bei dem das Verbundblechteil (2) und das weitere Bauteil (3) einander überlappend zwischen zwei Elektroden (7, 8) einer Widerstandsschweißeinheit gebracht werden. Um Verbundblechteile prozesssicher mittels Widerstandsschweißens fügen zu können, ist vorgesehen, dass ein elektrisch leitendes Dummyelement (11, 25, 27) in Anlage an ein äußeres Deckblech (4, 5) gebracht wird und dass wenigstens ein Strompfad zwischen den beiden Elektroden (7, 8) über ein elektrisch leitendes Dummyelement (11, 25, 27) geschlossen wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM FÜGEN EINES VERBUNDBLECHTEILS MIT EINEM WEITEREN BAUTEIL MIT EINER WIDERSTAND SCHWEISSEINHEIT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen eines
Verbundblechteils mit einem weiteren Bauteil, wobei das
Verbundblechteil wenigstens zwei äußere Deckbleche und
5 wenigstens eine zwischen den Deckblechen angeordnete
nichtmetallische Schicht aufweist und wobei das weitere
Bauteil wenigstens eine äußere metallische Schicht aufweist, bei dem das Verbundblechteil und das weitere Bauteil einander überlappend zwischen zwei Elektroden einer
0 Widerstandsschweißeinheit gebracht werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Fügen eines
Verbundblechteils mit einem weiteren Bauteil, wobei das
Verbundblechteil wenigstens zwei äußere Deckbleche und wenigstens eine zwischen den Deckblechen angeordnete
5 nichtmetallische Schicht aufweist und wobei das weitere
Bauteil wenigstens eine äußere metallische Schicht aufweist, mit einer Widerstandsschweißeinheit umfassend wenigstens zwei Elektroden . 0 Verbundblechteile sind Verbundwerkstoffe, die insbesondere in Form eines Sandwichs aufgebaut sind. Verbundblechteile bestehen meist aus zwei äußeren Deckblechen und einer
zwischen den Deckblechen angeordneten Kunststoffschicht .
Durch den Schichtaufbau der Verbundblechteile können diese 5 Eigenschaften aufweisen, die durch ein Bauteil aus einem
einheitlichen Material nicht oder kaum erzielt werden
könnten. Verbundblechteile können beispielsweise sehr hohe lokale Steifigkeiten und Festigkeiten aufweisen. Zudem können Verbundblechteile gute schalldämmende Eigenschaften bereitstellen. Nicht zuletzt erlauben Verbundblechteile aber auch ein geringeres Bauteilgewicht, ohne dass Einbußen bei den übrigen Eigenschaften des Bauteils hingenommen werden müssen. Aus diesem Grunde werden Verbundblechteile zunehmend als sogenannte Leichtbleche im Kraftfahrzeugbau verwendet.
Nachteilig dabei ist, dass die Verbundblechteile nur bedingt für das im Kraftfahrzeugbau weit verbreitete
Widerstandsschweißen geeignet sind. Das Widerstandsschweißen kommt beispielsweise zum Einssatz, um die Verbundblechteile mit normalen Blechbauteilen einfach und kostengünstig zu verbinden. Beim Widerstandsschweißen kommt es zu einem kurzzeitigen, hohen Wärmeeintrag in das Verbundblechteil, wodurch die wenigstens eine zwischen den Deckblechen
angeordnete nichtmetallische Schicht leicht beschädigt werden kann. Dies ist insbesondere bei Kunststoffschichten der Fall, die eine geringere Temperaturbeständigkeit und zudem eine geringere Temperaturleitfähigkeit haben, als die äußeren Deckbleche. Die Kunststoffschichten können zudem elektrisch isolierend sein oder jedenfalls eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung jeweils der eingangs genannten und zuvor näher beschriebene Art derart
auszugestalten und weiterzubilden, dass Verbundblechteile prozesssicher mittels Widerstandsschweißen gefügt werden können . Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem ein elektrisch
leitendes Dummyelement in Anlage an ein äußeres Deckblech
KJ/nb 110616 O 23. April 2012 gebracht wird und bei dem wenigstens ein Strompfad zwischen den beiden Elektroden über ein elektrisch leitendes
Dummyelement geschlossen wird. Die Erfindung hat folglich erkannt, dass zur Schonung des Verbundblechteils während des Fügens an lokal besonders beanspruchten Bereichen ein Dummyelement verwendet werden kann, das mit dem Verbundblechteil in Kontakt gebracht wird. Das Dummyelement ist elektrisch leitfähig und vorzugsweise thermisch recht stabil. Das Dummyelement kann beispielsweise hinsichtlich dieser Eigenschaften dem Deckblech sehr ähnlich sein. Bedarfsweise können das Dummyelement und die äußeren Deckbleche aus demselben oder einem ähnlichen Material gefertigt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Dummyelement eine wesentlich höhere Leitf higkeit und/oder wesentlich höhere thermische Stabilität aufweist. Es kann dann nämlich ausreichen, anstelle des äußeren Deckblechs die Materialgüte des Dummyelements zu verbessern. Beim Widerstandsschweißen werden wenigstens zwei Elektroden so gegenüber den zu verschweißenden Werkstücken positioniert, dass zwischen den Elektroden eine elektrisch leitende
Verbindung, ein sogenannter Strompfad, gebildet wird, der durch wenigstens eines der Werkstücke verläuft. Die
Werkstücke sind vorliegend das Verbundblechteil und das weitere Bauteil. Die Elektroden können unterschiedlich ausgebildet und beispielsweise Teil einer Schweißzange oder als Rollenelektroden ausgebildet sein. Das Dummyelement wird in wenigstens einen sich beim
Widerstandsschweißen ausbildenden Strompfad gebracht.
Letztlich wird dadurch der Strompfad durch das Dummyelement
KJ/nb 110616W0 23. April 2012 geschlossen, auch wenn der Strompfad mit oder ohne das
Dummyelement auch anderweitig geschlossen sein kann.
Im Ergebnis fließt wenigstens ein Teil des Stroms durch das Dummyelement, wodurch weniger Wärme in das Verbundblechteil eingebracht wird. Das Dummyelement kann eine lokale
Aufdickung und damit größere Blechstärke eines äußeren
Deckblechs simulieren. Die Aufdickung in einem lokal eng begrenzten Bereich reicht aus, um den Wärmeeintrag,
insbesondere in die nichtmetallische Schicht des
Verbundblechteils, zu verringern, ohne das eigentliche Fügen der Werkstücke zu beeinträchtigen.
Zudem wird durch die Verwendung eines Dummyelements ein unnötiger Materialbedarf vermieden. Das Dummyelement zeichnet sich nämlich dadurch aus, dass es, vorzugsweise, für die mechanischen und sonstigen Eigenschaften des
Verbundblechteils entbehrlich ist. Das Dummyelement braucht also nur dort vorgesehen werden, wo beim Widerstandsschweißen lokal erhöhte Temperaturen entstehen können. Auf andere
Gegebenheiten muss daher nicht oder lediglich kaum Rücksicht genommen werden. Es kann also auch toleriert werden, wenn das Dummyelement durch das Widerstandsschweißen nicht dauerhaft mit dem Verbundblechteil verbunden wird, sondern früher oder später vom Verbundblechteil abfällt oder entfernt wird. Das Dummyelement kann so beispielsweise nur für die Zeitdauer des Widerstandschweißens, also des Fügens, mit dem
Verbundblechteil in Kontakt gebracht werden. Wird das
Dummyelement für verschiedene Schweißnähte und/oder
Schweißpunkte wiederverwendet, kann das Dummyelement auch recht materialintensiv, etwa als massive Platte, gefertigt werden .
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 Es ist im Übrigen besonders einfach und zweckmäßig, das
Dummyelement mit dem äußeren Deckblech in Kontakt zu bringen, das nicht durch das Überlappen mit dem weiteren Bauteil in Kontakt steht, insbesondere wenn das weitere Bauteil und das Verbundblechteil flächig ausgebildet sind. Mit anderen Worten wird das Dummyelement bevorzugt auf dem, dem weiteren Bauteil abgewandten äußeren Deckblech vorgesehen.
Bei dem weiteren Bauteil kann es sich um ein gewöhnliches Blechbauteil handeln. Denkbar ist auch, dass das weitere Bauteil ein massives metallisches Bauteil oder selbst ein Verbundwerkstoff, wie etwa ein Verbundblechteil, ist. Um die Verschweißbarkeit des Verbundblechteils mit dem weiteren Bauteil zu gewährleisten, weist das weitere Bauteil, wenn es nicht durchgängig metallisch aufgebaut ist, insbesondere wenigstens eine äußere metallische Schicht auf, die mit dem Verbundblechteil in Kontakt gebracht und verschweißt werden kann . Bei einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein Strompfad zwischen den beiden Elektroden über das
Dummyelement und die beiden äußeren Deckbleche geschlossen werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass ein Teil des Stroms durch das Dummyelement fließt, der sonst durch eine äußere Decklage fließen würde. Wenn das Dummyelement zwischen einer äußeren Decklage und der Elektrode vorgesehen ist, so dass der Strom durch das Dummyelement in die äußere Decklage fließt oder umgekehrt, kann die Stromdichte im äußeren Deckblech angrenzend zum Dummyelement herabgesetzt werden. Das Dummyelement kann alternativ oder zusätzlich aber auch einen Teil der beim Schweißen entstehenden Wärme
aufnehmen und somit von einem äußeren Deckblech abführen.
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 Vorzugsweise kann die Elektrode in Anlage an das Dummyelement gebracht werden, um etwa einen Strompfad durch das
Dummyelement sicherzustellen und beispielsweise einen
direkten Kontakt zwischen der Elektrode und dem
Verbundblechteil zu vermeiden. Das Dummyelement wird dann bevorzugt mit einer dem Verbundblechteil zugeordneten
Elektrode in Kontakt gebracht.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Strompfad zwischen den beiden Elektroden über das Dummyelement und das elektrisch leitende Bauteil geschlossen werden. Der Strompfad kann so, beispielsweise unter teilweiser oder vorzugsweise
vollständiger Umgehung des Verbundblechteils, geschlossen werden. So können ein das Verbundblechteil schonender
Strompfad oder ein zusätzlicher Strompfad bereitgestellt werden, der ggf. zur Verringerung der Stromdichte im
Verbundblechteil führt und so ebenfalls zu einem
materialschonenden Schweißen bei geringerer thermischer
Belastung führt.
Eine verfahrensmäßig einfache Umsetzung lässt sich erreichen, wenn das Dummyelement in einer elektrisch leitend mit dem weiteren Bauteil verbundenen Aufnahme aufgenommen wird. Die Aufnahme dient dabei vorzugsweise gleichzeitig der
Positionierung des Dummyelements während des Schweißens. Die Aufnahme bzw. Positionierung des Dummyelements erfolgt vorzugsweise vor dem eigentlichen Fügen. Das Dummyelement kann aber auch in gewissen Grenzen erst während des Fügens aufgenommen bzw. positioniert werden. Alternativ oder
zusätzlich können das Material und die Abmessungen der
Aufnahme auch als Steuergrößen zur Einstellung von Strom- und Wärmeflüssen genutzt werden. Beispielweise ist es denkbar,
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 dass der Widerstand der Aufnahme über einen Potentiometer oder dergleichen einstellbar ist.
Besonders einfach ist es, eine gegenüber einer der Elektroden festgelegte Aufnahme zu verwenden. So kann erreicht werden, dass eine vorbestimmte relative Positionierung von Elektrode und Dummyelement stets beibehalten wird. Fehlerhafte
Positionierungen des Dummyelements beim Fügen können so vermieden werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Mehrzahl von auf einem Trägerband vorgesehenen Dummyelementen verwendet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Trägerband zwischen einer Elektrode und dem Verbundblechteil hindurch bewegt wird. Dies erfolgt vorzugsweise zwischen zwei
Fügeereignissen, wobei die Fügeereignisse auch zwei
unterschiedliche Verbundblechteile betreffen können. Unter einem Fügeereignis wird beispielsweise das Setzen eines
Schweißpunkts oder das Ziehen einer Schweißnaht verstanden. Das Trägerband kann letztlich in einer entsprechenden
automatischen Zuführung aufgenommen sein. Auch in diesem Fall ist es bevorzugt, wenn eine Halterung für das Trägerband gegenüber einer Elektrode festgelegt ist. Die Positionierung erfolgt vorzugsweise automatisch. Das Trägerband muss dann nur nach einem Fügeereignis ein Stück weitertransportiert werden, um ein nächstes Dummyelement wieder in die
Ausgangsposition für ein folgendes Fügeereignis zu bringen.
Eine verfahrensmäßige Vereinfachung kann erreicht werden, wenn die Mehrzahl von Dummyelementen vor oder während des Fügens vom Trägerband getrennt wird. Die abgetrennten
Dummyelemente können dann separat entsorgt oder am
KJ/nb 110616 O 23. April 2012 Verbundblechteil haftenbleiben. Das Abtrennen kann der
Einfachheit halber durch die Elektrode und/oder die Aufnahme für die Dummyelemente erfolgen. Dazu kann beispielsweise das Trägerband Perforationen aufweisen und/oder die Elektrode bzw. die Aufnahme die Dummyelemente vom Trägerband
ausstanzen .
Das Fügen kann so durchgeführt werden, dass das Dummyelement am Verbundblechteil haftenbleibt. Das Dummyelement wird beim Fügen letztlich angeschweißt. Dies kann zu geeigneten
Fügergebnissen führen. Es kann zusätzlich aber der Fall sein, dass das am Verbundblechteil haftende Dummyteil die
Verwendung oder die Eigenschaften des Verbundblechteils in einer nicht gewünschten Weise beeinflusst. Um diesem Nachteil zu begegnen, kann das Dummyelement nach dem Fügeereignis wenigstens teilweise vom Verbundblechteil abgetrennt werden. Besonders einfach lässt sich dies realisieren, indem eine Torsionskraft auf das Dummyelement ausgeübt wird, um
beispielsweise wenigstens Teile des Dummyelements vom
Verbundblechteil abzuscheren. Das Dummyelement kann auch ganz oder teilweise durch geeignete Mittel spanend vom
Verbundblechteil entfernt werden. Soll das Dummyelement teilweise entfernt werden, kann es dafür zweckmäßig sein, im Dummyelement wenigstens eine entsprechende Sollbruchstelle vorzusehen, die eine Trennung von verbleibenden und zu entfernenden Dummyteilen erleichtert.
Grundsätzlich üben Dummyelemente einen günstigen Effekt aus, wenn sie aus einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit und hoher Schmelztemperatur bestehen. So wird die elektrische Leitung im Strompfad über das Dummyelement und die
Formstabilität beim Fügen begünstigt. Bei besonders hohen
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 Leitfähigkeiten und Schmelztemperaturen des Dummyelements kann erreicht werden, dass das Dummyelement nicht mit dem Verbundblechteil gefügt wird. Das Dummyelement kann dann für eine Mehrzahl von Fügeereignissen wiederholt verwendet werden, ohne dabei nennenswert beschädigt zu werden oder erneut vom Verbundblechteil abgetrennt werden zu müssen. Der Einfachheit halber, sowie um größere Wärmemengen aufnehmen und vom Verbundblechteil abführen zu können, kann eine massive Platte als Dummyelement verwendet werden, deren Dicke die Dicke des Verbundblechteils und/oder eines äußeren
Deckblechs deutlich übertreffen kann.
Um die Abfuhr der beim Fügen entstehenden Wärme zu
verbessern, kann alternativ oder zusätzlich eine Kühlung des Dummyelements vorgesehen sein. Wenn das Dummyelement in einer Aufnahme gehalten wird, kann alternativ oder zusätzlich auch die Aufnahme gekühlt werden. Als Kühlmedium kommen Wasser, Öl oder ein anderes Fluid in Frage. Die Kühlung kann über entsprechende Kühlkanäle erfolgen.
Es kann beim Fügen oft nicht ausgeschlossen werden, dass infolge der Wärmeeinwirkung aus der wenigstens einen
nichtmetallischen Schicht des Verbundblechteils Gase
austreten oder Gase freigesetzt werden. In diesem Falle können ein Dummyelement und/oder eine Aufnahme mit
Stichprägungen zum Einsatz kommen. Die Prägungen, etwa in Form von Dornen, durchstoßen dabei ein äußeres Deckblech.
Gase aus einer nichtmetallischen Schicht können dann durch wenigstens einen entsprechenden Entlüftungskanal abgeführt werden.
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Es hat sich gezeigt, dass beim Fügen gute Ergebnisse erreicht werden, wenn das Dummyelement breiter als die zu erwartende Schweißnaht ist. Im Falle eines Punktschweißens gilt das gleiche für Dummyelemente mit einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser des Schweißpunkts bzw. der Schweißzone ist. Bei entsprechenden Dummyelementen können eine
hinreichende Wärmemenge abgeführt und/oder die Stromdichte im entsprechenden Strompfad hinreichend reduziert werden. Besonders bevorzugt kann das beschriebene Verfahren beim Widerstandspunktschweißen eingesetzt werden. Dort wird nämlich nur punktuell eine hohe Wärmemenge in das
Verbundblechteil eingebracht und es können besonders einfach und kostengünstig Dummyelemente, etwa in Form von
kreisförmigen Blechscheiben oder dergleichen, verwendet werden .
Die eingangs genannte, der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der ebenfalls eingangs genannten Art gemäß Anspruch 15 dadurch gelöst, dass eine Aufnahme zur Aufnahme eines Dummyelements vor und/oder während des Fügens sowie zum Kontaktieren des Dummyelements mit dem Verbundblechteil vorgesehen ist und dass die Aufnahme elektrisch leitend mit dem weiteren Bauteil verbunden ist.
Dadurch werden die bereits zuvor im Zusammenhang mit der Verwendung wenigstens einer Aufnahme beschriebenen Vorteile erzielt. Aus der vorstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich ebenfalls weitere bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese sind für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich.
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Die Erfindung insgesamt wird nachfolgend anhand einer
lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Durchführung eines ersten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Schnittansieht ,
Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 in einer schematischen
Ansicht von oben,
Fig. 3 ein mit dem ersten Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes
Werkstück in einer schematischen Schnittansicht,
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Durchführung eines zweiten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Schnittansieht ,
Fig. 5 ein mit einem dritten Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes
Werkstück in einer schematischen Schnittansicht, ein Werkstück während der Durchführung eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Schnittansicht,
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 Fig. 7 ein Werkstück während der Durchführung eines fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Ansicht von oben, Fig. 8a-b eine Aufnahme eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittansieht,
Fig. 9 ein viertes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung während der
Durchführung eines sechsten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Schnittansicht und Fig. 10 ein fünftes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Durchführung eines siebten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Schnittansicht .
In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung 1 zum Fügen mittels Widerstandsschweißens, insbesondere mittels
Widerstandspunktschweißens, dargestellt. In der Vorrichtung 1 befinden sich ein Verbundblechteil 2 und ein weiteres Bauteil 3. Das Verbundblechteil 2 umfasst beim dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei äußere
Deckbleche 4,5 und eine innere nichtmetallische Schicht 6 aus Kunststoff, während das weitere Bauteil 3 durch ein
gewöhnliches Blech gebildet wird.
Das Verbundblechteil 2 und das weitere Bauteil 3 werden in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten, einander
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überlappenden, Position miteinander gefügt, und zwar mittels zwei Schweißpunkten. Dazu werden das Verbundblechteil 2 und das weitere Bauteil 3 zwischen die beiden Elektroden 7,8 einer Schweißzange 9 einer Widerstandsschweißeinheit
gebracht, welche sowohl das Verbundblechteil 2 als auch das weitere Bauteil 3 teilweise umgreift. An die Elektroden 7,8 der Schweißzange 9 wird über eine nicht näher dargestellte Spannungsversorgung 10 eine Potentialdifferenz angelegt. Die untere Elektrode 8 kontaktiert dabei das weitere Bauteil 3. Die obere Elektrode 7 kontaktiert ein kreisscheibenförmiges Dummyelement 11, das auf das dem weiteren Bauteil 3
abgewandte äußere Deckblech 4 gelegt ist. Das Dummyelement 11 ist somit zwischen dem äußeren Deckblech 4 und der oberen Elektrode 7 vorgesehen, so dass ein direkter Kontakt zwischen Elektrode 7 und Verbundblechteil 2 nicht gegeben ist. Beim dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Dicke des kreisscheibenförmigen Dummyelernents 11 auf die Schweißaufgabe abgestimmt. Die Dicke des
kreisscheibenförmigen Dummyelements 11 kann dabei
beispielweise etwa 1 mm betragen. Zudem kann die obere
Elektrode 7 einen im Vergleich mit der unteren Elektrode 8 höheren Kontaktwiderstand aufweisen.
An der rechts dargestellten Kante des Verbundblechteils 2 ist eine Strombrücke 12 vorgesehen, die die Kante des
Verbundblechteils 2 geringfügig umgreift und elektrisch leitfähig ist. Die Strombrücke 12 sorgt folglich dafür, dass beim Fügen ein Strompfad zwischen den beiden Elektroden 7,8 über das Dummyelement 11, das obere äußere Deckblech 4, die Strombrücke 12, das untere äußere Deckblech 5 und das weitere Bauteil 3 gebildet wird. Die Strombrücke 12 stellt also eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den äußeren nb 110616WO April 2012 Deckblechen 4,5 dar. Ein weiterer Strompfad zwischen den Elektroden 7,8 wird über das Dummyelement 11, eine Aufnahme 13, eine Verbindung 14 zwischen der Aufnahme 13 und dem weiteren Bauteil 3 sowie dem weiteren Bauteil 3 geschlossen. Gerade die parallele Ausbildung der beiden Strompfade sorgt für besonders gute Fügeergebnisse.
Die Aufnahme 13 dient der Aufnahme des Dummyelements 11 und der Positionierung des Dummyelements 11 in der gewünschten Ausrichtung zum Verbundblechteil 2. Dazu ist die Aufnahme 13 in der Art einer Zange ausgebildet, so dass die Aufnahme 13 zum Einführen des Dummyelements 11 geweitet bzw. geöffnet und anschließend zur Fixierung oder jedenfalls Kontaktierung verengt bzw. geschlossen werden kann. Dies ist insbesondere in der Fig. 2 dargestellt. Die Aufnahme 13 kann dazu ortsfest mit der Schweißzange 9 verbunden sein, erforderlich ist dies jedoch nicht. Ferner ist die Aufnahme 13 beim dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Verbindung 14 in Form eines flexiblen Kabels oder eines Bandes mit dem weiteren Bauteil 3 verbunden, insbesondere, um mehrere Schweißpunkte an
unterschiedlichen Positionen des weiteren Bauteils 3 setzen zu können. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sollen zwei Schweißpunkte gesetzt werden. Amt Ort des zweiten
Schweißpunkts ist bereits ein weiteres kreischeibenförmiges Dummyelement 11 vorgesehen. Um die Dummyelemente 11 bereits vor dem jeweiligen Fügen aufbringen zu können, ohne dass die Gefahr eines versehentlichen Verrückens besteht, oder wenn die Oberfläche des Verbundblechteils schräg verläuft, können die Dummyelemente 11 auf das Verbundblechteil 2 aufgeklebt werden.
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 In der Fig. 3 ist das Werkstück umfassend das
Verbundblechteil 2 und das weitere Bauteil 3 nach dem Fügen in einem seitlichen Schnitt dargestellt. Die Schweißzonen 15 der Punktschweißungen sind linsenförmig, als sogenannte
Schweißlinse, ausgebildet und weisen einen geringfügig geringeren Durchmesser auf als die zugehörigen Dummyelemente 11. Der Durchmesserunterschied könnte bedarfsweise aber noch deutlich größer ausfallen. Beim dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die
Schweißzonen 15 auf der einen Seite bis in das weitere
Bauteil 3 hinein und auf der anderen Seite bis in das dem weiteren Bauteil 3 abgewandte äußere Deckblech 4 hinein.
Folglich sind die Dummyelemente 11 mitgefügt worden und bleiben auch nachträglich am Verbundblechteil 2 haften.
Bei der in der Fig. 4 dargestellten Vorrichtung 20 ist eine Aufnahrae 21 vorgesehen, die eine umlaufende Ausnehmung 22 aufweist. In dieser umlaufenden Ausnehmung 22 können
Dummyelemente 11 präzise aufgenommen werden. Zudem ist durch die Aufnahme 21 im Sinne einer Hinterschneidung eine sehr sichere Positionierung der Dummyelemente 11 möglich.
Ferner ist bei der dargestellten Vorrichtung 20 eine nur teilweise dargestellte automatische Zuführung 23 von
Dummyelementen 11 zu den einzelnen Schweißpunkten vorgesehen. Dazu sind die einzelnen Dummyelemente 11 hintereinander auf einem Trägerband 24 fixiert. Das Trägerband 24 ist aufgerollt und wird in die automatische Zuführung 23 eingespannt. In der Zeitspanne zwischen dem Setzen von zwei aufeinanderfolgenden Schweißpunkten wird das Trägerband 23 ein Stück
weitertransportiert, bis ein nächstes Dummyelement 11 die Ausgangsposition zum Fügen einnimmt, die bereits das
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 vorhergegangene Dummyelement 11 eingenommen hat. Danach wird die Schweißzange 9 geschlossen, wobei bedarfsweise das nächste Dummyelement 11 durch die Elektrode 7 und/oder die Aufnahme 21 ausgestanzt wird. Dabei wird das Dummyelement 11 mit dem Verbundblechteil 2 kontaktiert und das
Widerstandspunktschweißen an sich kann erfolgen. Dies erfolgt im Wesentlichen wie zuvor bereits beschrieben. Um das
Ausstanzen oder allgemein das Trennen des Dummyelements 11 vom Trägerband 24 zu erleichtern, kann das Trägerband 24 entsprechende Schwächungen, etwa in Form von Perforierungen, auf eisen .
Beim dargestellten und insoweit bevorzugten
Ausführungsbeispiel wird das Trägerband 24 durch den Raum zwischen dem Verbundblechteil 2 und der oberen Elektrode 7 transportiert. Der Transport des Trägerbands 24 könnte jedoch auch außerhalb dieses Zwischenraums erfolgen und das
Trägerband 24 jeweils in den Zwischenraum eingebracht werden, nachdem das nächste Dummyelement 11 die gewünschte Position in der automatischen Zuführung 23 eingenommen hat.
Ein mit einem abgewandelten Verfahren hergestelltes Werkstück umfassend ein Verbundblechteil 2 und ein weiteres Bauteil 3 ist in Fig. 5 in einer Schnittansicht dargestellt. Das
Verfahren ist dabei so abgewandelt, dass die Schweißzone 15 sich lediglich von dem weiteren Bauteil 3 bis hinein in das dem weiteren Bauteil 3 abgewandte äußere Deckblech 4 des Verbundblechteils 2 erstreckt. Das Dummyelement 25 wird in diesem Fall durch das Fügen des Verbundblechteils 2 mit dem weiteren Blechteil 3 nicht fest mit dem Verbundblechteil 2 verbunden. Das Dummyelement 25 kann daher zum Setzen des nächsten Schweißpunkts wiederverwendet werden, was durch den
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 Pfeil in der Fig. 5 dargestellt ist. Bei dem entsprechenden Verfahren wird ein besonders leitfähiges und thermisch stabiles Dummyelement 25 verwendet. Da das Dummyelement 25 wiederverwendet werden kann, stellen entsprechend höhere Materialkosten für das Dummyelement 25 keinen nennenswerten Nachteil dar.
Für den Fall, dass die Dummyelemente 11 beim Fügen mit dem Verbundblechteil 2 verbunden werden, kann das Fügeverfahren um einen in der Fig. 6 dargestellten Schritt ergänzt werden. Dabei wird nach dem Fügen ein rotierender Stempel 26 oder dergleichen gegen das Dummyelement 11 gedrückt und so eine Torsionskraft auf das Dummyelement 11 ausgeübt. Sind die Torsionskraft bzw. das auf das Dummyelement 11 ausgeübte Moment groß genug, wird das Dummyelement 11 im Ganzen
abgeschert. Die verbleibende Schweißzone 15' ist in der Fig. 6 links dargestellt.
In der Fig. 7 ist ein Werkstück, umfassend ein
Verbundblechteil 2 und ein weiteres Bauteil 3, dargestellt, das einem etwas abgewandelten Verfahren unterzogen wird.
Dabei werden Dummyelemente 27 verwendet, die sogenannte
Sollbruchstellen 28 mit verringerter Materialstärke oder einer anderen Schwächung des Materials aufweisen. Ein solches Dummyelement 27 ist auf der linken Seite der Fig. 7
dargestellt. Die mit gestrichelten Linien dargestellten
Sollbruchstellen 28 sind so ausgebildet, dass das
Dummyelement 27 teilweise zerstört wird, wenn eine
Torsionskraft aufgeprägt wird, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben worden ist. Ein direkt mit der Schweißzone verbundener, innerer Teil 29 des Dummyelements 27 bleibt so auf dem Verbundblechteil 2 zurück. Der auf dem
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Verbundblechteil 2 verbleibende Teil 29 des Dummyelements 27 ist rechts dargestellt und hat in etwa die Größe des zu erwartenden Scheißpunkts oder des mit dem Verbundblechteil 2 gefügten Bereichs des Dummyelements 27.
In den Fig. 8a und 8b ist ein Teil einer Aufnahme 30 einer Vorrichtung zum Fügen mittels Widerstandsschweißens
dargestellt. Die dargestellte und insoweit bevorzugte
Aufnahme 30 weist eine kreisrunde Öffnung 31 und eine
kreisrunde, konzentrisch zur Öffnung 31 angeordnete
Ausnehmung 32 auf, in der ein korrespondierend ausgebildetes Dummyelement aufgenommen werden kann. Die Aufnahme und die Öffnung könnten jedoch auch anders als kreisrund und/oder nicht konzentrisch zueinander ausgebildet sein.
Die Aufnahme 30 weist ferner einen Halter 33 auf, über den das Dummyelement leitend, mit dem weiteren Bauteil verbunden wird. Zur Kühlung der Aufnahme 30 ist ein Kühlkanal 34 vorgesehen, der bei der dargestellten und insoweit
bevorzugten Aufnahme 30 ringförmig ausgebildet ist. Der
Kühlkanal 34 kann zur Abfuhr der beim Widerstandsschweißen entstehenden Wärme von einem Kühlmedium durchströmt werden. Der Kühlkanal 34 ist bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Aufnahme 30 so ausgebildet, dass er während des Fügens angrenzend zum Dummyelement und angrenzend zum
Verbundblechteil ist. So können sowohl vom Verbundblechteil als auch vom Dummyelement Wärme abgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich könnte das Dummyelement Kühlkanäle aufweisen, die belüftet sein können. Die Kühlkanäle des Dummyelements könnten auch separat oder über die Aufnahme mit einer
Kühlflüssigkeit versorgt werden, so dass die Kühlkanäle des Dummyelements von Kühlmittel durchflössen werden.
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 Bei der in der Fig. 8a und 8b dargestellten und insoweit bevorzugten Aufnahme 30 sind ferner Stichprägungen 35 in Form von Dornen vorgesehen, welche ein äußeres Deckblech eines Verbundblechteils durchdringen können, wenn die Aufnahme 30 gegen das Verbundblechteil gepresst wird. Die Stichprägungen 35 ragen dann bis in die wenigstens eine nichtmetallische Schicht hinein. Durch eine Bohrung 36 in jeder der
Stichprägungen 35 und einem an diese Bohrungen 36
angeschlossenen Belüftungskanal 37 können beim Fügen in der nichtmetallischen Schicht freigesetzte Gase entweichen. Die Stichprägungen 35 sind bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem elektrisch nicht leitenden Material, beispielsweise aus einer Keramik,
gefertigt, um eine bei hohen Schweißströmen möglicherweise auftretende Funkenbildung zu verhindern.
In der Fig. 9 ist eine Vorrichtung 40 zum Fügen von zwei Verbundblechteilen 2 mittels Widerstandsschweißens
dargestellt. Das grundsätzliche Prinzip des Fügens entspricht dem zuvor bereits beschriebenen Prinzip, mit der
Besonderheit, dass es sich bei dem weiteren Bauteil 3
ebenfalls um ein Verbundblechteil handelt. Deshalb wird zwischen jeder Elektrode 7,8 der Schweißzange 9 und dem zugehörigen Verbundblechteil 2 bzw. dem weiteren Bauteil 3 in Form eines Verbundblechteils ein Dummyelement 11 gebracht, und zwar mittels einer Aufnahme 21 der bereits beschriebenen Art. Jede Aufnahme 21 ist dabei mit dem gegenüberliegenden Verbundblechteil 2 bzw. dem weiteren Bauteil 3 elektrisch leitend verbunden. Diese Verbindungen 14 werden jeweils über eine Strombrücke 41 bereitgestellt, die ihrerseits die beiden äußeren Deckbleche 4,5 des Verbundblechteils 2 einerseits und des weiteren Bauteils 3 andererseits elektrisch leitend
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 miteinander verbinden. Es ergeben sich auf diese Weise vier unterschiedliche Strompfade zwischen den beiden Elektroden 7,8. Jeder dieser Strompfade verläuft dabei durch beide
Dummyelemente 11, da beide Elektroden 7,8 jeweils
ausschließlich über ein Dummyelement 11 in leitendem Kontakt mit dem Werkstück stehen. Zwei der Strompfade verlaufen durch jeweils ein äußeres Deckblech 4. Ein Strompfad verläuft durch die beiden einander berührenden äußeren Deckbleche 5 und ein weiterer Strompfad durch alle vier äußeren Deckbleche 4,5.
In der Fig. 10 ist eine gegenüber der in Fig. 9 darstellen Vorrichtung 40 abgewandelte Vorrichtung 45 zum Fügen von einem Verbundblechteil 2 und einem als Verbundblechteil ausgebildeten weiteren Bauteil 3 mittels Widerstandschweißens dargestellt. Bei dem mit dieser Vorrichtung 45 durchgeführten Verfahren wird auf die Verwendung von Aufnahmen zur Aufnahme von Dummyelementen verzichtet. Es wird auch darauf
verzichtet, jeweils zwischen den Elektroden 7,8 und dem
Verbundblechteil 2 einerseits sowie dem als Verbundblechteil ausgebildeten weiteren Bauteil 3 andererseits ein
Dummyelement vorzusehen. Vielmehr werden die äußeren
Deckbleche 4 des Verbundblechteils 2 und des weiteren
Bauteils 3 über jeweils zwei Dummyelemente 11 und eine
Strombrücke 12 elektrisch leitend miteinander verbunden, wobei die Deckbleche 4,5 jeweils direkt in Anlage an einem Dummyelement 11 sind.
Es ergibt sich beim Fügen lediglich ein Strompfad zwischen den beiden Elektroden 7,8, der durch alle vier äußeren
Deckbleche 4,5 und alle vier Dummyelemente 11 verläuft. Dabei sind die Kontaktflächen zwischen jedem einzelnen Dummyelement 11 und dem entsprechenden äußeren Deckblech 4,5 klein genug,
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 so dass nicht nur das Verbundblechteil 2 mit dem weiteren Bauteil 3 in Form eines Verbundblechteils gefügt werden, sondern zusätzlich auch die äußeren Deckbleche 4,5 des
Verbundblechteils 2 einerseits und des weiteren Bauteils 3 andererseits, wie die in der Fig. 10 dargestellten
Schweißzonen 15,46 veranschaulichen. Die Dummyelemente 11 können ebenfalls mit den zugehörigen äußeren Deckblechen 4,5 gefügt werden. Eine anschließende Trennung der Dummyelemente 11 von den äußeren Deckblechen 4,5 ist jedoch bedarfsweise möglich.
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Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Fügen eines Verbundblechteils (2) mit einem weiteren Bauteil (3), wobei das Verbundblechteil (2) wenigstens zwei äußere Deckbleche (4,5) und wenigstens eine zwischen den Deckblechen (4,5) angeordnete
nichtmetallische Schicht (6) aufweist und wobei das weitere Bauteil (3) wenigstens eine äußere metallische Schicht (4,5) aufweist,
bei dem das Verbundblechteil
(2) und das weitere Bauteil
(3) einander überlappend zwischen zwei Elektroden (7,8) einer Widerstandsschweißeinheit gebracht werden,
bei dem ein elektrisch leitendes Dummyelement (11,25,27) in Anlage an ein äußeres Deckblech (4,5) gebracht wird und
bei dem wenigstens ein Strompfad zwischen den beiden Elektroden (7,8) über ein elektrisch leitendes
Dummyelement (11,25,27) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem ein Strompfad zwischen den beiden Elektroden (7,8) über das Dummyelement (11,25,27) und die beiden äußeren Deckbleche (4,5) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem das Dummyelement (11,25,27) in Anlage mit einer dem Verbundblechteil (2) zugeordneten Elektrode (7) gebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Strompfad zwischen den beiden Elektroden (7,8) über das Dummyelement (11,25,27) und das weitere Bauteil (3), vorzugsweise unter Umgehung des Verbundblechteils (2), geschlossen wird.
5. Verfahren ch Anspruch 4,
bei dem das Dummyelement (11,25,27) bei dem und/oder vor dem Fügen in einer elektrisch leitend mit dem weiteren Bauteil verbundenen Aufnahme (13,21,30) aufgenommen wird.
6. Verfahren nach einem Anspruch 5,
bei dem eine gegenüber einer der Elektroden (7,8)
festgelegte Aufnahme (13,21,30) verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem eine Mehrzahl von Dummyelementen (11,25,27) auf einem Trägerband (24) vorgesehen sind und bei dem,
vorzugsweise, das Trägerband (24) durch den Zwischenraum zwischen einer Elektrode (7) und dem Verbundblechteil (2) hindurchbewegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
bei dem die Mehrzahl von Dummyelementen (11,25,27) von der Elektrode (7) und/oder der Aufnahme (21) vom
Trägerband (24) getrennt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
bei dem das Dummyelement (11,25,27) beim Fügen mit dem Verbundblechteil (2) verbunden wird und bei dem das
Dummyelement (11,25,27) nach dem Fügen wenigstens
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 teilweise vom Verbundblechteil (2) getrennt, vorzugsweise abgeschert oder spanend entfernt, wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
bei dem das Dummyelement (11,25,27) aus einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit und hoher
Schmelztemperatur besteht, das Dummyelement (11,25,27) nicht mit dem Verbundblechteil gefügt wird und bei dem das Dummyelement (11,25,27) für eine Mehrzahl von
Fügeereignissen wiederverwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
bei dem die Aufnahme (30) und/oder das Dummyelement gekühlt, vorzugsweise wassergekühlt, werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
bei dem eine Aufnahme (30) mit Stichprägungen (35) zum Durchdringen eines äußeren Deckblechs (4,5) und,
vorzugsweise, zum Entgasen einer nichtmetallischen
Schicht (6) verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
bei dem das Dummyelement (11,25,27) breiter als die zu erwartende Schweißzone ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
bei dem das Fügen ein Widerstandspunktschweißen ist.
15. Vorrichtung zum Fügen eines Verbundblechteils (2) mit
einem weiteren Bauteil (3) , wobei das Verbundblechteil
(2) wenigstens zwei äußere Deckbleche (4,5) und
wenigstens eine zwischen den Deckblechen (4,5)
KJ/nb 110616WO 23. April 2012 angeordnete nichtmetallische Schicht (6) aufweist und wobei das weitere Bauteil (3) wenigstens eine äußere metallische Schicht (4,5) aufweist,
mit einer Widerstandsschweißeinheit umfassend wenigstens zwei Elektroden (7,8) und mit einer Aufnahme (13,21,30) zum Aufnahme eines Dummyelements (11,25,27) vor und/oder während des Fügens und Kontaktieren des Dummyelements (11,25,27) mit dem Verbundblechteil (2), wobei die
Aufnahme (13,21,30) elektrisch leitend mit dem weiteren Bauteil (3) verbunden ist.
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EP12716014.1A 2011-05-04 2012-04-23 Verfahren und vorrichtung zum fügen eines verbundblechteils Withdrawn EP2704869A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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