EP2766144A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines verbundblechteils mit metallischem randbereich - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines verbundblechteils mit metallischem randbereich

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Publication number
EP2766144A1
EP2766144A1 EP12769681.3A EP12769681A EP2766144A1 EP 2766144 A1 EP2766144 A1 EP 2766144A1 EP 12769681 A EP12769681 A EP 12769681A EP 2766144 A1 EP2766144 A1 EP 2766144A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
composite sheet
metal part
sheet metal
edge region
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12769681.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Azeddine Chergui
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP2766144A1 publication Critical patent/EP2766144A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/06—Resistance welding; Severing by resistance heating using roller electrodes
    • B23K11/061—Resistance welding; Severing by resistance heating using roller electrodes for welding rectilinear seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/02—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/34—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials
    • 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 producing a composite sheet metal part with a metallic edge region, which comprises two outer cover plates made of metal and at least one layer arranged between the cover plates consisting of a
  • Plastic has.
  • the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.
  • Composite sheet metal parts are often in the form of a
  • Sandwich sheet which has two outer cover plates and a disposed between the cover sheets non-metallic, usually made of plastic layer used.
  • Composite sheet metal parts lies in the fact that composite sheet metal parts
  • composite sheet metal allows very good stiffness locally despite its low weight and at the same time has very good soundproofing properties
  • edge region is bent open and the plastic layer arranged between the cover plates and the use of abrasive agents is removed. Subsequently, the cover plates of the edge region are welded together, so that a
  • the object indicated by a generic method is achieved in that a selected edge region of the composite sheet metal part is heated so that the between the outer
  • Cover sheet arranged plastic layer softens, by a force applied to at least one outer cover plate in the edge region, the cover sheets point or area pressed against each other, so that the plastic layer emerges in the acted upon by a force edge region and then or simultaneously with the
  • the cover sheets are not bent and the plastic layer removed by abrasive means, but by applying force to at least one outer cover plate, the plastic layer from the edge region
  • a portion of the composite sheet metal part is understood to be a distance of 10 mm to 100 mm from the edge of the composite sheet metal part.
  • Edge area can be significantly more economical.
  • the process can be automated very well and, as a result, makes very well available composite sheet metal parts available.
  • metallic cover sheets have a wall thickness of 0.1 mm to 0.3 mm, whereas the plastic layer has a wall thickness of 0.35 mm to 0.8 mm.
  • Corresponding composite parts have considerable weight advantages over solid materials and can be joined particularly well with the method according to the invention.
  • the exiting plastic in the edge region is at least partially removed mechanically and / or via a suction device.
  • exiting plastic can be performed, for example, by scraping using a scraping device. Also conceivable is the combination of a
  • Plastic sucks and a scraping device leaving a post-processing of the outer edge areas of the
  • the electrode cleaning can be used, for example, when the roller electrodes for Heating the edge area or used to join the edge areas.
  • the heating of the edge region of the composite sheet metal part is carried out convectively, conductively, inductively, by friction and / or by using electromagnetic radiation, an application-adapted heating form of the edge region of the composite sheet metal part can be ensured.
  • convective heating the heat transfer takes place, for example, by hot gases via convection. It is exploited that the cover plates can transfer the heat locally very well to the plastic layer arranged between them.
  • the heating zone can be confined locally to narrowly defined areas, namely the contact points through which the current is intended to flow.
  • the means for conductive heating also for
  • Kraftbeierschlagung be used. In cases where non-contact, locally confined heating is desired, it may also be induced via induction, i. by inducing eddy currents.
  • Composite sheet metal part, from which the plastic layer is to be removed, is achieved by friction, for example, in which a sonotrode ultrasonic vibrations on the
  • Cover sheets of the composite sheet metal part is very local and
  • Edge area can be used.
  • electromagnetic radiation for example laser beams in the near infrared range or also
  • NIR radiators provide a particularly rapid and effective heating of specific edge regions of the composite sheet metal part.
  • the use of electromagnetic radiation makes it possible to expand or restrict the heating area in a particularly targeted manner.
  • the force is applied using at least one or more rollers.
  • edge areas that have been previously or simultaneously heated can be traversed by the rollers and thus far, for example, longitudinal edges of a composite sheet metal part can be easily equipped with a non-metallic edge area. It is irrelevant whether a role is used, which exerts a force against an outer cover plate, wherein the second outer cover plate is pressed against a counter-holder or whether two rollers each arranged opposite to press against the outer cover plates.
  • the roll can also serve as a contact roll, which can be used for
  • Power guide is suitable and thus allows selective heating of the edge region.
  • the edge region of the composite sheet metal part after or during the application of force is spot or partially welded.
  • the rollers By using the rollers, a particularly rational production of a composite sheet metal part with purely metallic edge area is ensured. For example, an in Longitudinal direction of the edge region seen arrangement of two pairs of rollers to be used, the selected
  • the total thickness of the composite sheet metal part is reduced by the exiting plastic. According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention therefore in the crimped edge region of the composite sheet metal part or on two sides at least partially sheets for thickness compensation
  • the process according to the invention is carried out during the heating and displacement of the plastic layer between the outer layers
  • Cover sheets of the composite sheet metal part exerted a force on at least one outer cover plate, which is greater than during the joining of the two cover sheets. This ensures that the heating temperatures to be provided in the
  • Plastic can be kept low, so that the impairment of the plastic layer, which adjoins the metallic edge region of the composite sheet metal part, is low. In addition, this is a particularly comprehensive pushing out of the plastic between the outer
  • the composite sheet metal part is simultaneously, i.
  • the second metal cover plate can be provided by the metal part, with which the composite sheet metal part to be joined, so that the
  • Metal part can be connected by welding.
  • composite sheet metal parts with an outer cover sheet and an artificial material layer arranged thereon can easily become an integral part of devices, for example dishwashers or even railway tracks, and provide their sound-insulating properties.
  • the above object is achieved by a device for
  • Edge region to press this cover sheet against another metal layer, so that the arranged on the cover sheet, heated and soft plastic layer is pushed out of the edge region and
  • a metal layer can of course also the second outer cover plate of a composite sheet metal part with two outer cover plates and arranged therebetween
  • the device according to the invention also allows the joining of a composite sheet metal part with a single outer Cover plate and a plastic layer arranged thereon with another metal part in an economical manner.
  • edge regions of a composite sheet metal part can be produced with a configuration of the device according to the invention with a metallic edge region, the embodiment of the device according to the invention having one or more rollers for applying force and / or for heating and / or joining the edge region of the composite sheet metal part Means to
  • a further embodiment of the device according to the invention makes it possible that a post-processing of the edge regions, for example for the removal of excess plastic, is not necessary because a scraping device and / or a suction device for removing the edge regions.
  • the device according to the invention can be further developed in that a first and a second pair of rollers are provided, wherein the first and the second pair of rollers in the longitudinal direction of the edge region of
  • composite sheet metal parts having a metallic edge region can be heated and pressed out of the plastic onto the first pair of rolls and the point or region-wise joining of the edge region to the second
  • Roll pair can be increased.
  • the invention is based on
  • Fig. 7 is a force
  • a first embodiment of the method according to the invention is shown in Fig. 1, in which a
  • Composite sheet metal part 1 which consists of two outer cover plates 2, 3 and arranged between the cover plates 2.3
  • Plastic layer 4 is heated in its edge region 5 such that the plastic layer 4 in this
  • Edge area 5 softens.
  • the heating of the edge region 5 can be done in different ways.
  • a current in the composite sheet metal part 1 is introduced via the roller 6 and the current guide bracket 7 and the counter-holder 8, wherein
  • Edge region 5 a strong heating of the upper and optionally of the lower cover plate 2, 3 takes place, so that in the Edge region 5 provided plastic layer 4 softens greatly.
  • the upper cover plate 2 is pressed in the edge region 5 on the lower cover plate. It occurs the
  • the thickness ratios of the cover plates and the plastic layers are not reproduced to scale.
  • the wall thickness of the plastic layer is preferably greater than that of the cover plates.
  • FIG. 3 and in FIG. 4 A similar embodiment of the method according to the invention is shown in FIG. 3 and in FIG. 4. Here are two rollers 6a, 6b used to force on the To exert edge region 5, which is shown by the arrows F.
  • the edge region 5 can, as already described above, be conductively heated by current conduction via the rollers 6a and 6b and the current-carrying terminal 7. But it is also possible to previously heat the edge region 5 by other measures and procedures, so that the plastic layer is soft and this by applying the force F from the
  • roller electrodes IIa and IIb are used to guide the flow of current from the one outer cover plate 2 to the outer cover plate 3.
  • the roller electrodes IIa and IIb are electrically conductive
  • Heating can be done. With the help of the contact or
  • Scraped plastic can be completely removed from the roller electrodes 6a, 6b.
  • Fig. 4 it is shown in Fig. 4 that in addition to the device 9 for removing the exiting plastic, which in the form of a
  • Suction device is shown, also a
  • Scraping device 10 is provided, which is arranged on the end face of the composite component schabend. Further, two contact or sealing rollers 25, which are freely rotatably mounted on the housing of the suction device 9, arranged, whereby a negative pressure in the housing can be generated, which has a positive effect on the removal of the plastic.
  • Fig. 5 is now an embodiment of the
  • roller electrodes 6a, 6b are cleaned of leaking plastic, so that this properly for the area or pointwise welding of the edge region 5 of the
  • Composite sheet metal part 1 can be used.
  • Ababevoriene 10 can also for
  • Removal of the leaked plastic can be used at the edge of the composite sheet metal part.
  • Fig. 6 shows a further embodiment in a schematic sectional view.
  • the two pairs of rollers 6a, 6b and 12a, 12b are used to one hand the
  • Fig. 7 force-time diagram or current-time diagram describes an embodiment of a method according to the invention with conductive heating and joining the edge region of the composite sheet metal part.
  • Manufacturing process is divided into two sections, in the first section, the heating and displacement of the
  • the welding phase can start from t1 to t2, in which the force F can be lowered, but the current I is further increased, so that the metal cover sheets are welded together.
  • Fig. 8 shows another embodiment of the
  • FIG. 9 Another way of heating the edge region is shown in FIG. 9 schematically.
  • means for inductive heating 14a, 14b are provided, downstream is a pair of rollers 15a, 15b, with the aid thereof the soft plastic is expelled in order to weld the two outer cover plates of the composite sheet metal part 1 in connection with one another.
  • means for heating the edge area using electromagnetic radiation instead of the means for inductive heating 14a and 14b, means for heating the edge area using electromagnetic radiation,
  • laser radiation or near-infrared radiators are used, which also contribute to an effective,
  • FIG. 10 shows which current-carrying paths are necessary.
  • a current bridge 16 is provided between the roller electrodes IIa and IIb.
  • the roller electrodes are connected to one another via a further current bridge 17, the current being conducted via sliding contacts, as shown enlarged in FIG. 11, to the current bridge 17 via the roller electrodes 6a and 6b.
  • the current source 18 is connected across the roller axes of the roller electrodes 6a and 6b.
  • Fig. 12 shows schematically the production of the
  • step A is first of a
  • Composite sheet metal part 1 assumed, which two outer
  • Cover plates 2, 3 and arranged between the cover sheets plastic layer 4 comprises.
  • the flat composite sheet metal part or composite sheet produced in this way is fed to a handling system 19 in method step B.
  • the handling system 19a has a device 19b according to the invention for producing a composite sheet metal part with a metallic edge region.
  • the device 19b also on a Multi-axis robot 19 is arranged.
  • Multi-axis robot 19 or the handling system 19a now moves the edge regions 5 of the composite sheet metal part 1 and generates there a purely metallic edge region.
  • the edge areas have a width of about 10 to 100 mm.
  • the composite sheet metal part 1 may also undergo a forming process first
  • Step B are supplied to the handling system 19a, which then circulates the edge region 5 of the composite sheet metal part la and so creates a purely metallic edge region 5.
  • the composite sheet metal part 1 thus produced can be flat or possibly preformed with a metallic edge region, a further forming step or
  • section C shows once again the edge region 5 of the composite sheet metal part 1 in magnification. Clearly visible is the pure
  • step D After forming the specific composite sheet metal part in step D, the composite sheet metal part with other sheet metal parts as shown in step E, via a fold 20 or by welding with another
  • Figure 13a), b), c) and d) show in a schematic
  • Composite sheet metal part 1 Here are both sides with sheets 2a and 3a to occupy. All four shown
  • Embodiments have in common that they have a weld 5a in the edge region, which provided for in the edge region 5 plates 2a, 3a or cover plates 2, 3 of the edge region
  • Composite sheet metal part 1 ' which has an outer cover plate 2' and a KunststoffStoffSchicht 4 ', connected to a stainless steel sheet 22 of a dishwasher.
  • the edge region of the composite sheet metal part V ' is heated via a roller electrode 6a, the plastic layer 4' is pressed out and then welded to the stainless steel sheet 22.
  • Fig. 14b) shows the finished composite sheet metal part 1 'mounted on a dishwasher 23. The process in its individual steps is shown once more in Figs. 15a) and 15b) and 15c).
  • a contact electrode 6a positioned in the edge region of the composite sheet metal part 1 'and the plastic in
  • Edge region 5 heated and removed from the space between the sheets 2 'and 22. Subsequently, in a second method step using a
  • Composite sheet metal part 1 with a metallic edge region 5 The composite sheet metal part 1 'comprises, as in FIGS. 14 and 15, only an outer cover layer 2' and a plastic layer 4 '. In the first method step, the plastic layer 4 'in the edge region 5 of the
  • FIG. 17 shows, in a sectional view, the sound-damped track rail 24, which has two composite sheet-metal parts 1 'on both sides.
  • a composite sheet metal part 1 'with an outer cover sheet 2' and a plastic layer A 'arranged thereon can be easily connected to a further metal part, for example a rear wall of a method according to the invention
  • Dishwashers 22 or a rail track 24 thus significantly increases the potential applications of composite sheet metal parts.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundblechteils (l)mit metallischem Randbereich (5), welches zwei äußere Deckbleche (2,3) aus Metall und mindestens eine zwischen den Deckblechen angeordnete Schicht (4) bestehend aus einem Kunststoff aufweist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundblechteils mit einem metallischen Randbereich zur Verfügung zu stellen, welches eine wirtschaftliche Herstellung eines entsprechenden Verbundblechteils und einen hohen Automatisierungsgrad ermöglicht wird durch ein Verfahren dadurch gelöst, dass • - ein ausgewählter Randbereich des Verbundblechteils derart erwärmt wird, dass die zwischen den äußeren Deckblechen angeordnete Kunststoffschicht erweicht, • - durch eine Kraftbeaufschlagung auf mindestens ein äußeres Deckblech in dem Randbereich die Deckbleche punkt- oder bereichsweise gegeneinander gedrückt werden, so dass die Kunststoff Schicht in dem mit einer Kraft beaufschlagten Randbereich austritt und • - anschließend oder gleichzeitig mit der Kraftbeaufschlagung beide Deckbleche im gequetschten Randbereich zumindest bereichs- oder punktweise miteinander gefügt werden.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG EINES VERBUNDBLECHTEILS MIT METALLISCHEM RANDBEREICH
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundblechteils mit metallischem Randbereich,, welches zwei äußere Deckbleche aus Metall und mindestens eine zwischen den Deckblechen angeordnete Schicht bestehend aus einem
Kunststoff aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens . Verbundblechteile werden häufig in Form eines
Sandwichbleches, welches zwei äußere Deckbleche aufweist und eine zwischen den Deckblechen angeordnete nichtmetallische, üblicherweise aus Kunststoff bestehende Schicht aufweist, verwendet. Ein Grund für die zunehmende Verwendung von
Verbundblechteilen liegt darin, dass Verbundblechteile
Eigenschaften aufweisen können, welche sich bei einem Blech aus Vollmaterial häufig gegenseitig ausschließen. Ein
Verbundblechteil ermöglicht beispielsweise trotz seines geringen Gewichts lokal sehr gute Steifigkeiten und kann gleichzeitig sehr gute Schalldämpfungseigenschaften
bereitstellen. Viele Anwendungen erfordern es aber, dass diese Verbundblechteile mit anderen Blechteilen oder
Metallteilen gefügt werden müssen. Die häufig bei Blechen angewendeten Fügeverfahren, wie Schmelzschweißen und Löten, verursachen allerdings Probleme aufgrund ihres hohen
Wärmeeintrags . Bei dem hohen Wärmeeintrag können Schäden am Verbundblechteil dadurch entstehen, dass die zwischen den Deckblechen angeordnete nichtmetallische Schicht bzw. Kunststoffschicht durch den Wärmeeintrag beschädigt wird und insofern eine ausreichend gute Verbindung zwischen einem Verbundblechteil und einem Metallteil nur schwer realisiert werden kann. Zur Lösung dieses Problems sind bisher
unterschiedliche Ansätze versucht worden. Aus der japanischen Patentanmeldung JP 06-087079 A ist bekannt, den für die
Verbindung mit weiteren Teilen häufig benutzten Randbereich eines Verbundblechteils für eine Schweißverbindung dadurch bereitzustellen indem der Randbereich des Verbundblechteils zunächst erwärmt wird, die beiden äußeren Deckbleche im
Randbereich aufgebogen und die zwischen den Deckblechen angeordnete Kunststoffschicht und Verwendung von abrasiven Mitteln entfernt wird. Anschließend werden die Deckbleche des Randbereichs miteinander verschweißt, so dass ein
Verbundblechteil mit einem rein metallischen Randbereich, welcher für die üblichen Fügeverfahren verwendet werden kann, zur Verfügung steht. Dieses Verfahren ist allerdings sehr aufwendig und lässt sich nur schwer automatisieren. Ausgehend vom diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundblechteils mit einem metallischen Randbereich zur Verfügung zu stellen, welches eine wirtschaftliche
Herstellung eines entsprechenden Verbundblechteils und einen hohen Automatisierungsgrad ermöglicht. Daneben ist es Aufgabe der Erfindung, eine für die Durchführung des Verfahrens zu verwendende Vorrichtung vorzuschlagen.
Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren dadurch gelöst, dass ein ausgewählter Randbereich des Verbundblechteils derart erwärmt wird, dass die zwischen den äußeren
Deckblechen angeordnete Kunststoffschicht erweicht, durch eine Kraftbeaufschlagung auf mindestens ein äußeres Deckblech in dem Randbereich die Deckbleche punkt- oder bereichsweise gegeneinander gedrückt werden, so dass die Kunststoffschicht in dem mit einer Kraft beaufschlagten Randbereich austritt und anschließend oder gleichzeitig mit der
Kraftbeaufschlagung beide Deckbleche im gequetschten Randbereich zumindest bereichs- oder punktweise
miteinander gefügt werden.
Im Unterschied zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden die Deckbleche nicht aufgebogen und die Kunststoffschicht über abrasive Mittel entfernt, sondern durch eine Kraftbeaufschlagung auf mindestens ein äußeres Deckblech die Kunststoffschicht aus dem Randbereich
herausgedrückt. Als Randbereich eines Verbundblechteils wird ein Bereich des Verbundblechteils mit einem Abstand von 10 mm bis 100 mm von der Kante des Verbundblechteils verstanden. Durch das bereichsweise bzw. punktweise Fügen der beiden äußeren Deckbleche in diesen Randbereichen, in welchen der Kunststoff entfernt worden ist, wird ein Verbundblechteil auf einfache Weise erhalten, dass einen rein metallischen
Randbereich aufweist, welcher insofern auch für die
üblicherweise verwendeten Fügeverfahren, wie beispielsweise Schmelzschweißen oder Löten, geeignet ist. Dadurch, dass auf das Aufbiegen der äußeren Deckschichten und das Entfernen der Kunststoffschicht unter Verwendung abrasiver Mittel verzichtet werden kann, wird erreicht, dass die Herstellung eines Verbundblechteils mit einem rein metallischen
Randbereich deutlich wirtschaftlicher erfolgen kann. Das Verfahren kann sehr gut automatisiert werden und stellt im Ergebnis sehr gut fügbare Verbundblechteile zur Verfügung.
Besonders bevorzugt werden mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren Verbundblechteile gefügt, deren KunststoffSchicht eine größere Wanddicke aufweist als die zugeordneten
metallischen Deckbleche. Beispielsweise können die
metallischen Deckbleche eine Wanddicke von 0,1 mm bis 0,3 mm aufweisen, wohingegen die Kunststoffschicht eine Wanddicke von 0,35 mm bis 0,8 mm aufweist. Entsprechende Verbundteile weisen gegenüber Vollmaterialien erhebliche Gewichtsvorteile auf und können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut gefügt werden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird der im Randbereich austretende Kunststoff mechanisch und/oder über eine Absaugvorrichtung zumindest teilweise entfernt. Ein mechanisches Entfernen des
austretenden Kunststoffes kann beispielsweise durch Abschaben unter Verwendung einer Abschabevorrichtung durchgeführt werden. Denkbar ist auch die Kombination aus einer
Absaugvorrichtung, welche den austretenden, weichen
Kunststoff absaugt und einer Abschabevorrichtung, so dass eine Nachbearbeitung der äußeren Randbereiche des
Verbundblechteils nach der Erzeugung des metallischen
Randbereichs nicht mehr notwendig ist. Die
Abschabevorrichtung kann auch gleichzeitig für weitere
Zwecke, beispielsweise die Elektrodenreinigung verwendet werden, beispielsweise wenn die Rollenelektroden zur Erwärmung des Randbereichs bzw. zum Fügen der Randbereiche verwendet werden.
Erfolgt die Erwärmung des Randbereichs des Verbundblechteils konvektiv, konduktiv, induktiv, durch Reibung und/oder unter Verwendung von elektromagnetischer Strahlung kann eine anwendungsangepasste Erwärmungsform des Randbereichs des Verbundblechteils gewährleistet werden. Bei der konvektiven Erwärmung findet der Wärmeübertrag beispielsweise durch heiße Gase über Konvektion statt. Es wird ausgenutzt, dass die Deckbleche die Wärme lokal sehr gut an die zwischen ihnen angeordnete Kunststoffschicht übertragen können. Über eine konduktive Erwärmung, kann die Erwärmungszone lokal auf eng begrenzte Bereiche, nämlich den Kontaktstellen, durch welche der Strom fließen soll, begrenzt werden. Darüber hinaus können die Mittel zur konduktiven Erwärmung auch zur
Kraftbeaufschlagung verwendet werden. In den Fällen, in welchen eine berührungslose, lokal eng begrenzte Erwärmung gewünscht wird, kann diese auch über Induktion, d.h. durch Induzieren von Wirbelströmen erfolgen. Eine weitere
Möglichkeit zur Erwärmung der Randbereiche des
Verbundblechteils, aus welchem die Kunststoffschicht entfernt werden soll, wird durch Reibung erzielt, beispielsweise in dem eine Sonotrode Ultraschallschwingungen auf das
Verbundblechteil überträgt. Auch diese Erwärmung der
Deckbleche des Verbundblechteils ist sehr lokal und
gewährleistet, dass die Kunststoffschicht in den übrigen Bereichen des Verbundblechteils nicht in Mitleidenschaft gezogen wird. Gleichzeitig kann beispielsweise eine
Ultraschallsonotrode nicht nur zur Kraftbeaufschlagung, sondern auch zur Schweißung der äußeren Deckbleche im
Randbereich verwendet werden. Schließlich ermöglicht auch die Verwendung von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise von Laserstrahlen im nahen Infrarotbereich oder auch
Nahinfrarot (NIR) -Strahler eine besonders zügige und effektive Erwärmung spezifischer Randbereiche des Verbundblechteils. Die Verwendung elektromagnetischer Strahlung ermöglicht es, den Erwärmungsbereich besonders gezielt aufzuweiten oder einzuschränken .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Kraftbeaufschlagung unter Verwendung mindestens einer oder mehrerer Rollen. Bei der Verwendung der Rollen wird erreicht, dass Randbereiche, welche zuvor oder gleichzeitig erwärmt worden sind, durch die Rollen abgefahren werden können und insofern beispielsweise Längskanten eines Verbundblechteils auf einfache Weise mit einem nichtmetallischen Randbereich ausgestattet werden können. Es ist dabei unerheblich, ob eine Rolle verwendet wird, welche eine Kraft gegen ein äußeres Deckblech ausübt, wobei das zweite äußere Deckblech gegen einen Gegenhalter gedrückt wird oder ob zwei Rollen jeweils gegenüberliegend angeordnet gegen die äußeren Deckbleche drücken. In beiden Fällen kann beispielsweise bei einer konduktiven Erwärmung die Rolle auch als Kontaktrolle dienen, welche zur
Stromführung geeignet ist und damit eine punktuelle Erwärmung des Randbereichs ermöglicht.
Vorzugsweise wird unter Verwendung einer oder mehrerer Rollen der Randbereich des Verbundblechteils nach oder während der Kraftbeaufschlagung punkt- oder bereichsweise verschweißt. Durch die Verwendung der Rollen wird eine besonders rationale Herstellung eines Verbundblechteils mit rein metallischem Randbereich gewährleistet. Beispielsweise kann eine in Längsrichtung des Randbereichs gesehene Anordnung von zwei Rollenpaaren dazu verwendet werden, den ausgewählten
Randbereich zunächst über das erste Rollenpaar konduktiv zu erwärmen und mit einer Kraft zu beaufschlagen und
anschließend unter Verwendung des zweiten Rollenpaares den gequetschten Randbereich des Verbundblechteils punkt- oder bereichsweise zu verschweißen.
In den Randbereichen des Verbundblechteils wird durch den austretenden Kunststoff die Gesamtdicke des Verbundblechteils reduziert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden daher im gequetschten Randbereich des Verbundblechteils ein- oder zweiseitig zumindest bereichsweise Bleche zum Dickenausgleich
vorgesehen, so dass das gesamte Verbundblechteil eine nahezu homogene Dicke aufweist.
Gemäß einer nächsten vorteilhaften Variante des
erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Erwärmens und Verdrängens der Kunststoffschicht zwischen den äußeren
Deckblechen des Verbundblechteils eine Kraft auf mindestens ein äußeres Deckblech ausgeübt, welche größer ist als während des Fügens der beiden Deckbleche. Hierdurch wird erreicht, dass die Erwärmungstemperaturen im bereitzustellenden
Randbereich zumindest während des Herausdrückens des
Kunststoffes gering gehalten werden können, so dass die Beeinträchtigung der Kunststoffschicht , welche sich an den metallischen Randbereich des Verbundblechteils anschließt, gering ist. Zudem wird hierdurch ein besonders umfassendes Herausdrücken des Kunststoffs zwischen den äußeren
Deckblechen erreicht, so dass die anschließende Verschweißung der beiden äußeren Deckbleche besonders einfach gelingt. Die bei einer konduktiven Erwärmung und einem anschließenden konduktiven Fügen eingesetzten Ströme können sich
beispielsweise genau umgekehrt verhalten. Beim Herausdrücken des Kunststoffes sind die Ströme geringer, um lediglich ein Erweichen der KunstStoffSchicht zu erzielen. Beim zumindest bereichsweisen bzw. punktweisen Fügen der äußeren Deckbleche kann ein höherer Strom gewählt werden, um eine Fügeverbindung zu ermöglichen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verbundblechteil gleichzeitig, d.h.
während der Erzeugung des metallischen Randbereichs, mit einem weiteren Metallteil gefügt. Damit kann die Erzeugung des metallischen Randbereichs und das Fügen mit einem
weiteren Metallteil in einem einzigen Verfahrensschritt bereitgestellt werden.
Weist das Verbundblechteil lediglich ein äußeres Deckblech aus Metall und eine auf dem Deckblech angeordnete
KunststoffSchicht auf, kann das zweite metallische Deckblech durch das Metallteil, mit welchem das Verbundblechteil gefügt werden soll, bereitgestellt werden, so dass das
Verbundblechteil im Randbereich ohne weiteres mit dem
Metallteil durch Schweißen verbunden werden kann. Hierdurch können auf einfache Weise Verbundblechteile mit einem äußeren Deckblech und einer darauf angeordneten KunstStoffSchicht integrierter Bestandteil von Vorrichtungen, beispielsweise Geschirrspülern oder auch Bahnschienen werden und ihre schalldämmenden Eigenschaften zur Verfügung stellen. Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens gelöst, welche
Mittel zur Positionierung eines Verbundblechteils,
Mittel zur punkt- oder bereichsweisen Erwärmung eines Randbereichs des Verbundblechteils,
Mittel zur Kraftbeaufschlagung mindestens eines
Deckbleches des Verbundblechteils in dem erwärmten
Randbereich, um dieses Deckblech gegen eine weitere Metallschicht zu drücken, so dass die auf dem Deckblech angeordnete, erwärmte und weiche KunststoffSchicht aus dem Randbereich herausgedrückt wird und
Mittel zum zumindest bereichs- oder punktweisen Fügen des Deckblechs mit einer weiteren Metallschichten im quetschten Randbereich des Verbundblechteils, aufweist.
Als Metallschicht kann selbstverständlich auch das zweite äußere Deckblech eines Verbundblechteils mit zwei äußeren Deckblechen und einer dazwischen angeordneten
Kunststoffschicht verwendet werden. Die Vorrichtung
ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, so dass eine wirtschaftliche Herstellung von
Verbundblechteilen mit zwei äußeren Deckblechen und einer dazwischen angeordneten Kunststoffschicht sowie aufweisend einen metallischen Randbereich gewährleistet wird. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung auch das Fügen eines Verbundblechteils mit einem einzigen äußeren Deckblech und einer darauf angeordnete KunststoffSchicht mit einem weiteren Metallteil auf wirtschaftliche Weise.
Auf einfache Weise können longitudinal sich erstreckende Randbereiche eines Verbundblechteils mit einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem metallischen Randbereich hergestellt werden, wobei die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine oder mehrere Rollen zur Kraftbeaufschlagung und/oder zum Erwärmen und/oder zum Fügen des Randbereichs des Verbundblechteils sowie Mittel zur
Durchführung einer relativ Bewegung zwischen Verbundblechteil und Rollen vorgesehen sind. Die Relativbewegung zwischen Verbundblechteil und Rollen ermöglicht, dass ein Randbereich abgefahren werden kann und gleichzeitig eine
Kraftbeaufschlagung, eine Erwärmung und gleichzeitig eine punkt- oder bereichsweise Verschweißung der beiden äußeren Deckbleche eines Verbundblechteils bzw. des äußeren
Deckblechs mit einem weiteren Metallteil ermöglicht wird. Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht, dass eine Nachbearbeitung der Randbereiche, beispielsweise zur Entfernung von überstehendem Kunststoff, nicht notwendig ist dadurch, dass eine Abschabevorrichtung und/oder eine Absaugvorrichtung zur Entfernung des
herausgedrückten Kunststoffes vorgesehen ist. Einerseits wird wie bereits ausgeführt, eine weitere Nachbearbeitung des Verbundblechteils vermieden, andererseits kann über die
Absaugvorrichtung, welche vorzugsweise im Bereich des
Erwärmens und des Quetschens des Randbereichs angeordnet ist, gewährleisten, dass überschüssiger Kunststoff den Fügeprozess der beiden äußeren Deckbleche bzw. des äußeren Deckblechs mit einem weiteren Metallteil nicht stört. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch weiter ausgestaltet werden, dass ein erstes und ein zweites Rollenpaar vorgesehen sind, wobei das erste und das zweite Rollenpaar in Längsrichtung des Randbereichs des
Verbundblechteils gesehen hintereinander angeordnet sind, wobei das erste Rollenpaar zum Erwärmen und Quetschen des Randbereichs des Verbundblechteils und das zweite Rollenpaar zum punkt- oder bereichsweisen Fügen des Randbereichs des Verbundblechteils verwendet werden. Die
Bearbeitungsgeschwindigkeiten zur Herstellung von der
Verbundblechteilen mit metallischem Randbereich kann durch die Aufteilung der Prozesse Erwärmen und Herausdrücken des Kunststoffes auf das erste Rollenpaar und das punkt- oder bereichsweise Fügen des Randbereichs auf das zweite
Rollenpaar erhöht werden.
Ist schließlich gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Mehrachsenarmroboter und/oder ein Handlingsystem vorgesehen, kann die
Automatisierung der Herstellung von Verbundblechteilen mit einem metallischen Randbereich deutlich erhöht werden. Werden beispielsweise die Mittel zur Positionierung, die Mittel zur punkt- oder bereichsweisen Erwärmung eines Randbereichs des Verbundblechteils, die Mittel zur Kraftbeaufschlagung des Randbereichs und die Mittel zum punkt- oder bereichsweisen Fügen des Verbundblechteils über einen Mehrachsenarmrobotor oder ein Handlingsystem gesteuert, kann eine hoch
automatisierte Fertigung von Verbundblechteilen mit
metallischem Rand bereitgestellt werden. Im Weiteren soll die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 und 2 in einer schematischen
Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des
Verfahrens zur Herstellung eines Verbundblechteils mit metallischem Randbereich, welches eine Rolle verwendet,
Fig. 3 in einer schematischen
Schnittansicht ein zweites Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens, welches zwei gegenüberliegende Rollen verwendet, Fig. 4 und 5 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einer
schematischen Schnittansicht, bei welchem eine Abschabe- und Absaugvorrichtung verwendet wird,
Fig. 6 in einer schematischen
Schnittansicht die Durchführung eines vierten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit hintereinander angeordneten
Rollenpaaren,
Fig. 7 ein Kraft- und
Stromzeitdiagramm eines
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 8 und 9 in schematischen
Schnittansichten zwei weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens mit verschiedenen Verfahren zur Erwärmung des Randbereichs des Verbundblechteils ,
Fig. 10 und 11 eine Vorrichtung zur
Durchführung eines
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit konduktiver Erwärmung des Randbereichs des
Verbundblechteils ,
Fig. 12 in einer schematischen,
teilweise perspektivischen Darstellung die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens an einem flachen Verbundblechteil , Fig. 13 in einer schematischen
Schnittansicht vier
Ausführungsbeispiele eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundblechteils mit metallischem Randbereich,
Fig. 14a) , b) und 15a) die Verwendung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundblechteils an einem Geschirrspüler sowie
Fig. 16, 16a) und 17 die Verwendung eines
erfindungsgemäß hergestellten Verbundblechteils an einer Schiene in schematischen
Schnittdarstellungen .
Zunächst ist in Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei welchem ein
Verbundblechteil 1, welches aus zwei äußeren Deckblechen 2, 3 und einer zwischen den Deckblechen 2,3 angeordneten
KunststoffSchicht 4 besteht, in seinem Randbereich 5 derart erwärmt wird, dass die KunststoffSchicht 4 in diesem
Randbereich 5 erweicht. Die Erwärmung des Randbereichs 5 kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. In dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird über die Rolle 6 sowie die Stromführungsklammer 7 und über den Gegenhalter 8 ein Strom in das Verbundblechteil 1 eingeleitet, wobei
insbesondere im Kontaktbereich der Rolle 6, nämlich im
Randbereich 5 eine starke Erwärmung des oberen und optional des unteren Deckbleches 2, 3 stattfindet, so dass die im Randbereich 5 vorgesehene Kunststoffschicht 4 stark erweicht. Über die auf die Rolle 6 übertragene Kraft in Richtung des Verbundblechteils 1 wird das obere Deckblech 2 im Randbereich 5 auf das untere Deckblech gedrückt. Dabei tritt der
Kunststoff 4 im Randbereich heraus, so dass der Randbereich 5 rein metallisch wird. Dies zeigt Fig. 2. Wie Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, ist eine Vorrichtung 9 zur Entfernung des austretenden Kunststoffes 4 vorgesehen. Für den Fall, dass die beiden Deckbleche 2 und 3 sich berühren, fließt der Strom nun von der Rolle 6 über den Randbereich 5 des
Verbundblechteils zum Gegenhalter 8 und kann insofern die Deckbleche derart erwärmen, dass diese miteinander
beispielsweise verschweißt werden. Im gequetschten
Randbereich werden beide Deckbleche damit zumindest bereichs- bzw. punktweise miteinander gefügt.
In den Figuren sind die Dickenverhältnisse der Deckbleche und der Kunststoffschichten nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. Die Wanddicke der KunststoffSchicht ist vorzugsweise größer als die der Deckbleche. Beispielsweise können die
metallischen Deckbleche eine Wanddicke von 0,1 mm bis 0,3 mm aufweisen, wohingegen die KunstStoffschicht eine Wanddicke von 0,35 mm bis 0,8 mm aufweist. Besonders bevorzugt sind Verbundblechteile mit Deckblechen mit 0,25 mm Wanddicke und einer Kunststoffschicht mit 0,4 mm Wanddicke. Entsprechende Verbundteile weisen gegenüber Vollmaterialien erhebliche Gewichtsvorteile auf und können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut gefügt werden. Ein ähnliches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 3 und in Fig. 4 dargestellt. Hier werden zwei Rollen 6a, 6b verwendet, um Kraft auf den Randbereich 5 auszuüben, welche mit den Pfeilen F dargestellt ist. Der Randbereich 5 kann, wie bereits zuvor beschrieben, konduktiv durch Stromführung über die Rollen 6a und 6b und die Stromführungsklemme 7 erwärmt werden. Es ist aber auch möglich, den Randbereich 5 zuvor durch andere Maßnahmen und Verfahren zu erwärmen, so dass die KunststoffSchicht weich wird und dieser durch Aufbringen der Kraft F aus dem
Randbereich 5 herausgedrückt werden kann. In Fig. 4 ist zu erkennen, dass bei diesem Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich zwei Rollenelektroden IIa und IIb verwendet werden, um den Stromfluss von dem einen äußeren Deckblech 2 zum äußeren Deckblech 3 zu führen. Die Rollenelektroden IIa und IIb sind elektrisch leitend
miteinander verbunden. Über die Rollenelektroden IIa und IIb sowie über die Rollenelektrooden 6a und 6b wird ermöglicht, dass der Randbereich eines Verbundblechteils in Längsrichtung abgefahren werden kann und dabei jeweils das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, so dass kontinuierlich ein
Erwärmen erfolgen kann. Mit Hilfe der Kontakt- bzw.
Dichtrollen 25 kann im Wesentlichen ein Unterdruck im Gehäuse der Absaugvorrichtung 9 bereitgestellt werden und der
abgeschabte Kunststoff kann von den Rollenelektroden 6a, 6b vollständig entfernt werden. Darüber hinaus ist in Fig. 4 gezeigt, dass neben der Vorrichtung 9 zur Entfernung des austretenden Kunststoffes, welches in Form einer
Absaugvorrichtung dargestellt ist, auch eine
Abschabevorrichtung 10 vorgesehen ist, die an der Stirnfläche des Verbundbauteils schabend angeordnet ist. Ferner sind zwei Kontakt- oder Dichtrollen 25, die frei mitdrehend am Gehäuse der Absaugvorrichtung 9 gelagert sind, angeordnet, wodurch ein Unterdruck im Gehäuse erzeugt werden kann, der sich positiv auf das Entfernen des Kunststoffs auswirkt. In Fig. 5 ist nun ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei welchem die Rollenelektroden 6a, 6b von austretendem Kunststoff gereinigt werden, so dass diese einwandfrei für die bereichs- oder punktweise Verschweißung des Randbereichs 5 des
Verbundblechteils 1 verwendet werden können. Die
Abschabevorrichtung 10 kann darüber hinaus auch zur
Entfernung des ausgetretenen Kunststoffes an der Kante des Verbundblechteils verwendet werden.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittansicht. Die beiden Rollenpaare 6a, 6b und 12a, 12b werden dazu verwendet, um einerseits das
Verbundblechteil 1 im Randbereich zu erwärmen und zu
guetschen, so dass der Kunststoff 4 aus dem Verbundblechteil 1 heraustritt und durch die Absaugvorrichtung 9 entfernt werden kann. Anschließend durchläuft das Verbundblechteil 1 das Rollenpaar 12a und 12b, welches zur punkt- oder
bereichsweisen Verschweißung in Verarbeitungsrichtung bzw. in Längsrichtung des Verbundblechteils gesehen hinter dem ersten Rollenpaar 6a und 6b angeordnet ist. Hierdurch wird der Vorgang des Quetschens und Herausdrückens des Kunststoffes sowie des Verschweißens des oberen und unteren Deckbleches aufgeteilt, so dass beide Vorgänge präziser gesteuert werden können. Darüber hinaus kann durch diese Anordnung auch die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden. Beispielsweise kann so auf einfache Weise über die Rollenelektroden eine Rollennaht im Randbereich des Verbundblechteils mit relativ hoher Geschwindigkeit unabhängig vom Herausdrücken des
Kunststoffes im Randbereich erzeugt werden kann. Das in Fig. 7 dargestellte Kraft-Zeit-Diagramm bzw. Strom- Zeit-Diagramm beschreibt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit konduktivem Erwärmen und Fügen des Randbereichs des Verbundblechteils. Der
Herstellvorgang ist in zwei Abschnitte unterteilt, in dem ersten Abschnitt dem Erwärmen und Verdrängen der
KunststoffSchicht von tO bis tl und in eine Schweißphase von tl bis t2. In der Erwärmungs- und Verdrängungsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein relativ kleiner Strom I und eine relativ hohe Kraft F über die Rollen auf den
Randbereich des Kunststoffteils ausgeübt. Der relativ kleine Strom im Verhältnis zur Schweißphase ermöglicht eine
angepasste Erwärmung der KunststoffSchicht zwischen den beiden äußeren Deckblechen 2, 3 so dass diese aufgrund der großen Kraft aus dem Zwischenraum zwischen den beiden äußeren Deckblechen im Randbereich 5 herausgetrieben werden kann, bis die beiden Deckbleche 2, 3 sich zum Zeitpunkt tl
gegeneinander berühren und nahezu keinen Kunststoff mehr zwischen ihnen vorhanden ist. Dann kann die Schweißphase von tl bis t2 beginnen, in welcher die Kraft F abgesenkt werden kann, der Strom I jedoch weiter erhöht wird, so dass die metallischen Deckbleche miteinander verschweißen.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchen der Randbereich des Verbundblechteils durch Reibung, insbesondere unter
Verwendung von Ultraschallsonotroden 13a und 13b erwärmt und gequetscht wird. Darüber hinaus ist in Fig. 8 wiederum die Absaugvorrichtung 9 dargestellt. Eine weitere Möglichkeit der Erwärmung des Randbereichs zeigt Fig. 9 schematisch. In Fig. 9 sind Mittel zur induktiven Erwärmung 14a, 14b vorgesehen, nachgelagert ist ein Rollenpaar 15a, 15b, mit dessen Hilfe der weiche Kunststoff ausgetrieben wird, um die beiden äußeren Deckbleche des Verbundblechteils 1 im Anschluss miteinander verschweißen zu können. Anstelle der Mittel zur induktiven Erwärmung 14a und 14b können darüber hinaus selbstverständlich Mittel zur Erwärmung des Randbereichs unter Verwendung von elektromagnetischer Strahlung,
beispielsweise Laserstrahlung oder Nahinfrarotstrahler verwendet werden, welche auch zu einer effektiven,
berührungsfreien Erwärmung des Randbereichs des
Verbundblechteils führen.
Bevorzugt wird allerdings das Widerstandsverschweißen des Randbereichs des Verbundblechteils. Hierzu ist in Fig. 10 dargestellt, welche Stromführungspfade notwendig sind. So ist einerseits eine Strombrücke 16 zwischen den Rollenelektroden IIa und IIb vorgesehen. Zusätzlich sind die Rollenelektroden über eine weitere Strombrücke 17 miteinander verbunden, wobei über Schleifkontakte, wie in Fig. 11 vergrößert dargestellt, der Strom über die Rollenelektroden 6a und 6b zur Strombrücke 17 geführt wird. Die Stromquelle 18 ist über die Rollenachsen der Rollenelektroden 6a und 6b angeschlossen.
Fig. 12 zeigt nun schematisch die Herstellung des
Verbundblechteils mit metallischem Randbereich auf einem Blick. Im Verfahrensschritt A wird zunächst von einem
Verbundblechteil 1 ausgegangen, welches zwei äußere
Deckbleche 2, 3 und eine zwischen den Deckblechen angeordnete Kunststoffschicht 4 umfasst. Das so hergestellte, flache Verbundblechteil bzw. Verbundblech wird einem Handlingsystem 19 im Verfahrensschritt B zugeführt. Das Handlingsystem 19a hat eine erfindungsgemäße Vorrichtung 19b zur Herstellung eines Verbundblechteils mit einem metallischen Randbereich. Alternativ kann die Vorrichtung 19b auch an einem Mehrachsenarmroboter 19 angeordnet ist. Der
Mehrachsenarmroboter 19 oder das Handlingsystem 19a fährt nun die Randbereiche 5 des Verbundblechteils 1 ab und erzeugt dort einen rein metallischen Randbereich. Die Randbereiche haben etwa eine Breite von 10 bis 100 mm. Alternativ kann das Verbundblechteil 1 auch einem Umformprozess zuerst
unterworfen werden und im umgeformten Zustand als
Verfahrensschritt B' dem Handlingsystem 19a zugeführt werden, welches dann den Randbereich 5 des Verbundblechteils la umläuft und so einen rein metallischen Randbereich 5 erzeugt. Im Verfahrensschritt C kann das so erzeugte Verbundblechteil 1 flache oder eventuell vorgeformte mit einem metallischen Randbereich einen weiterem Umformschritt oder
Verarbeitungsschritt zugeführt werden. Der Ausschnitt C zeigt noch einmal den Randbereich 5 des Verbundblechteils 1 in Vergrößerung. Deutlich zu erkennen ist der rein
metallische, keine KunststoffSchicht aufweisende Randbereich 5. Nach dem Umformen zum spezifischen Verbundblechteil im Verfahrensschritt D kann das Verbundblechteil mit weiteren Blechteilen wie im Verfahrensschritt E dargestellt ist, über eine Falz 20 oder durch Verschweißen mit einem weiteren
Bauteil wie in E' dargestellt ist, verbunden werden. Das erfindungsgemäß hergestellte Verbundblechteil mit
metallischem Rand lässt sich, wie in E und E' dargestellt, auf einfache Weise mit weiteren Bauteilen unter Anwendung der üblichen Verbindungstechniken fügen.
Figur 13a) , b) , c) und d) zeigen in einer schematischen
Schnittansicht die Randbereiche 5 von Verbundblechteilen 1, welche mit Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt wurden. In Fig. 13a) sind beide äußeren Deckbleche 2,3 gegeneinander gedrückt worden, so dass sich das Verbundblechteil 1 im Randbereich 5 beidseitig verjüngt. In Fig. 13b) ist dagegen nur das obere Deckblech 2 verformt worden, so dass ein Dickenausgleich, wie in Fig. 13d) dargestellt, durch einseitiges Anordnen eines weiteren Blechs 2a erreicht wird. Fig. 13c) zeigt den Dickenausgleich bei einem beidseitig verjüngten Randbereich 5 eines
Verbundblechteils 1. Hier sind beide Seiten mit Blechen 2a und 3a zu belegen. Allen vier dargestellten
Ausführungsbeispielen ist gemein, dass sie eine Verschweißung 5a im Randbereich aufweisen, welche die im Randbereich 5 vorgesehenen Bleche 2a, 3a oder Deckbleche 2, 3 des
Verbundblechteils miteinander verbinden.
In den Fig. 14a) und 14b) sowie 15a), 15b) und 15c) sind weitere Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. In Fig. 14a) wird ein
Verbundblechteil 1', welches ein äußeres Deckblech 2' und eine KunstStoffSchicht 4' aufweist, mit einem Edelstahlblech 22 eines Geschirrspülautomaten verbunden. Dabei wird über eine Rollenelektrode 6a der Randbereich des Verbundblechteils V' erwärmt, die Kunststoffschicht 4' herausgedrückt und anschließend mit dem Edelstahlblech 22 verschweißt. Fig. 14b) zeigt das fertig hergestellte Verbundblechteil 1' montiert an einem Geschirrspülautomaten 23. Das Verfahren in seinen einzelnen Schritten ist noch einmal in Fig. 15a) und 15b) sowie 15c) dargestellt. Zunächst wird wie in Fig. 15a) dargestellt, eine Kontaktelektrode 6a im Randbereich des Verbundblechteils 1' positioniert und der Kunststoff im
Randbereich 5 erhitzt und aus dem Zwischenraum zwischen den Blechen 2' und 22 entfernt. Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt unter Verwendung von einem
Widerstandsschweißen das äußere Deckblech 2' mit dem Edelstahlblech 22 verschweißt. Dabei wird eine zusätzliche Rollenschweißelektrode verwendet, so dass die Schritte aus 15a) und 15b) hintereinander erfolgen können. Anschließend wird das fertig hergestellte Verbundblechteil 1' an einem Geschirrspülautomaten 23 befestigt. Die Verbundblechteile V führen zu einer deutlichen Schalldämmung und können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Weise beispielsweise an einem Geschirrspülautomaten befestigt werden. Schließlich zeigen Fig. 16, 16a) und 17 eine weitere
Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten
Verbundblechteils 1 mit einem metallischen Randbereich 5. Das Verbundblechteil 1' umfasst wie in Fig. 14 und 15 lediglich eine äußere Deckschicht 2' und eine KunststoffSchicht 4' . Im ersten Verfahrensschritt wird über eine Rollenelektrode 6a die Kunststoffschicht 4' im Randbereich 5 des
Verbundblechteils 1' erwärmt und aus dem Zwischenraum
zwischen dem äußeren Deckblech 2' und der Bahnschiene 24, welche hier das Metallteil darstellt, ausgetrieben.
Anschließend wird das äußere Deckblech mit der Bahnschiene 24 unter Verwendung einer Schweißelektrode 25, welche ebenfalls als Rollenelektrode ausgebildet sein kann, verschweißt. In Fig. 17 ist in einer Schnittansicht die schallgedämpfte Bahnschiene 24 dargestellt, welche jeweils beidseitig zwei Verbundblechteile 1' aufweist. Wie aus den zuvor erläuterten Anwendungen ersichtlich ist, kann ein Verbundblechteil 1' mit einem äußeren Deckblech 2' und einer darauf angeordneten Kunststoffschicht A' dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Weise mit einem weiteren Metallteil verbunden werden, beispielsweise einer Rückwand eines
Geschirrspülautomaten 22 oder einer Bahnschiene 24. Das erfindungsgemäße Verfahren vergrößert damit deutlich die Anwendungsmöglichkeiten von Verbundblechteilen.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Verbundblechteils mit metallischem Randbereich, welches zwei äußere Deckbleche aus Metall und mindestens eine zwischen den Deckblechen angeordnete Schicht bestehend aus einem Kunststoff aufweist ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein ausgewählter Randbereich des Verbundblechteils derart erwärmt wird, dass die zwischen den äußeren Deckblechen angeordnete KunststoffSchicht erweicht, durch eine Kraftbeaufschlagung auf mindestens ein äußeres Deckblech in dem Randbereich die Deckbleche punkt- oder bereichsweise gegeneinander gedrückt werden, so dass die KunststoffSchicht in dem mit einer Kraft beaufschlagten Randbereich austritt und anschließend oder gleichzeitig mit der
Kraftbeaufschlagung beide Deckbleche im gequetschten Randbereich zumindest bereichs- oder punktweise miteinander gefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der im Randbereich austretenden Kunststoff mechanisch und/oder über eine Absaugvorrichtung zumindest teilweise entfernt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Erwärmung des Randbereichs des Verbundblechteils konvektiv, konduktiv, induktiv, durch Reibung und/oder unter Verwendung von elektromagnetischer Strahlung erfolgt .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Kraftbeaufschlagung unter Verwendung mindestens einer oder mehrerer Rollen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s unter Verwendung einer oder mehrerer Rollen der
Randbereich punkt- oder bereichsweise verschweißt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s im gequetschten Randbereich des Verbundblechteils ein- oder zweiseitig zumindest bereichsweise Bleche zum
Dickenausgleich angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Kraft während des Erwärmens und Verdrängens der Kunststoffschicht größer ist als während des Fügens der beiden Deckbleche. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Verbundblechteil gleichzeitig mit einem weiteren Metallteil gefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Verbundblechteil nur ein äußeres Deckblech aus Metall und eine auf dem Deckblech angeordnete KunststoffSchicht aufweist und das zweite metallische Deckblech durch das Metallteil, mit welchem das Verbundblechteil gefügt werden soll, bereitgestellt wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit
Mitteln zur Positionierung eines Verbundblechteils (1) ,
Mitteln zur punkt- oder bereichsweisen Erwärmung (6, 6a, 6b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b) eines
Randbereichs (5) des Verbundblechteils (1),
Mitteln (6, 6a, 6b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b) zur Kraftbeaufschlagung mindestens eines Deckbleches (2, 3) des Verbundblechteils (1) in dem erwärmten
Randbereich (5), um dieses Deckblech (2,3) gegen eine weitere Metallschicht (2,3, 22,24) zu drücken, so dass die auf dem Deckblech (2, 3) angeordnete, erwärmte und weiche KunststoffSchicht (4) aus dem Randbereich (5) herausgedrückt wird und Mitteln (6, 6a, 6b, 12a, 12b, 13a, 13b, 15a, 15b) zum zumindest bereichs- oder punktweisen Fügen des
Deckbleches (2) mit der Metallschicht (3, 22, 24) im quetschten Randbereich des Verbundblechteils.
Vorrichtung nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine oder mehrere Rollen (6, 6a, 6b, IIa, IIb, 12a, 12b, 15a, 15b) zur Kraftbeaufschlagung und/oder zum Erwärmen und/oder zum Fügen des Randbereichs des Verbundblechteils sowie Mittel zur Durchführung einer relativ Bewegung zwischen Verbundblechteil (1) und Rollen (6, 6a, 6b, IIa, IIb, 12a, 12b, 15a, 15b) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Abschabevorrichtung (10) und/oder eine
Absaugvorrichtung (9) zur Entfernung des herausgedrückten Kunststoffes vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein erstes und ein zweites Rollenpaar (6a, 6b, 12a, 12b) vorgesehen sind, wobei das erste und das zweite
Rollenpaar (6a, 6b, 12a, 12b) in Längsrichtung des
Randbereichs (5) des Verbundblechteils (1) gesehen hintereinander angeordnet sind, wobei das erste
Rollenpaar (6a, 6b) zum Erwärmen und Quetschen des
Randbereichs (5) des Verbundblechteils (1) und das zweite Rollenpaar (12a, 12b) zum punkt- oder bereichsweisen Fügen des Randbereichs (5) des Verbundblechteils (1) verwendet werden.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein Mehrachsenarmroboter (19) und/oder ein
Handlingsystem (19a) vorgesehen ist.
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