NL1010118C2

NL1010118C2 - Method for manufacturing a transition blank.

Info

Publication number: NL1010118C2
Application number: NL1010118A
Authority: NL
Inventors: Jurgen Wilhelmus Vrenken
Original assignee: Hoogovens Corporate Services B
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2000-03-21
Also published as: AU5980999A; WO2000016943A1

Description

WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN EEN OVERGANGSBLANKMETHOD FOR MANUFACTURING A TRANSITION BLOCK

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van 5 een overgangsblank omvattende een eerste deel van een eerste metaal en een daarmee verbonden tweede deel van een tweede metaal. Een dergelijke overgangsblank is bekend uit de Europese octrooiaanvrage EP 0 745 449. Een overgangsblank is een vorm van een tailor-made-blank (TMB) waaronder verstaan wordt een blank opgebouwd uit verschillende materialen en/of verschillende 10 materiaaldiktes met het doel de juiste mechanische eigenschappen op de juiste plaats in het gerede product te krijgen. TMB’s worden veel toegepast in de automobielindustrie. Bij een overgangsblank zijn de twee delen uit twee verschillende materialen gemaakt, bijvoorbeeld een eerste deel uit aluminium of een aluminiumlegering en het tweede deel uit staal, zoals een hoog-sterkte-staal of een 15 vervormingsstaal. De overgangsblank wordt dan bijvoorbeeld gebruikt om direct of met het daaruit vervaardigde product een overgangsonderdeel te hebben tussen stalen delen en aluminium delen van een transportmiddel. In EP 0 745 449 is een werkwijze beschreven voor het vervaardigen van een overgangsblank waarbij de beide delen met hun zijkanten in een contactvlak tegen elkaar worden geplaatst 20 waarna het eerste deel op een gekozen afstand vanaf het contactvlak met behulp van een laser wordt verwarmd. De ingebrachte warmte spreidt zich uit in de richting van het contactvlak en brengt het tweede deel, dat een lagere smelttemperatuur heeft dan het eerste deel, tot smelten. Door op de beide delen een in de richting van het contactvlak gerichte kracht uit te oefenen worden beide delen met elkaar verbonden. 25 Een bezwaar van deze werkwijze is dat de beide metalen delen elektrisch met elkaar in contact staan. Bij een overgangsblank uit staal en aluminium, heeft dit als nadeel dat het aluminiumdeel, en eventueel daarmee bij gebruik verbonden onderdelen van aluminium, door galvanische corrosie worden aangetast.The invention relates to a method for manufacturing a transition blank comprising a first part of a first metal and a second part of a second metal connected thereto. Such a transition blank is known from European patent application EP 0 745 449. A transition blank is a form of a tailor-made blank (TMB), which is understood to mean a blank built up of different materials and / or different material thicknesses with the aim of the correct mechanical properties in the right place in the finished product. TMBs are widely used in the automotive industry. In a transition blank, the two parts are made of two different materials, for example a first part of aluminum or an aluminum alloy and the second part of steel, such as a high-strength steel or a deformation steel. The transition blank is then, for example, used to have a transition part, directly or with the product produced therefrom, between steel parts and aluminum parts of a means of transport. EP 0 745 449 describes a method for producing a transition blank in which the two parts are placed with their sides in a contact surface against each other, after which the first part is heated by means of a laser at a selected distance from the contact surface. The introduced heat spreads in the direction of the contact face and melts the second part, which has a lower melting temperature than the first part. By exerting a force directed in the direction of the contact surface on both parts, both parts are connected to each other. A drawback of this method is that the two metal parts are in electrical contact with each other. The disadvantage of a transition blank of steel and aluminum is that the aluminum part, and any aluminum parts connected thereto during use, are attacked by galvanic corrosion.

De bekende werkwijze heeft verder als bezwaar dat deze niet goed geschikt is 30 voor het vervaardigen van overgangsblanks van grote afmetingen, bijvoorbeeld groter dan 0,5 x 0,5 m, omdat de daarvoor benodigde apparatuur dan te groot en te gecompliceerd wordt.The known method further has the drawback that it is not well suited for manufacturing transition blankets of large dimensions, for instance larger than 0.5 x 0.5 m, because the equipment required for this then becomes too large and too complicated.

1010118 -2-1010118 -2-

Een ander bezwaar van de bekende werkwijze is dat voor de uitvoering ervan dure en specialistische apparatuur nodig is. Nog een bezwaar is dat de contactvlakken zeer nauwkeurig bewerkt moeten zijn om een voldoende lage warmteweerstand te krijgen.Another drawback of the known method is that expensive and specialist equipment is required for its implementation. Another drawback is that the contact surfaces must be machined very precisely to obtain a sufficiently low heat resistance.

5 Een verder nadeel is dat de werkwijze omslachtig en daardoor tijdrovend is zodat slechts weinig overgangsblanks per tijdseenheid vervaardigd kunnen worden.A further drawback is that the method is laborious and therefore time-consuming, so that only few transition blanks can be produced per unit time.

Met de uitvinding wordt beoogd een werkwijze te verschaffen waarmee deze bezwaren voorkomen althans in grote mate verminderd zijn en waarmee tevens andere voordelen bereikbaar zijn. Daartoe is de werkwijze volgens de uitvinding 10 erdoor gekenmerkt dat dat het eerste en het tweede deel elkaar tenminste gedeeltelijk met een overlapgebied overlappen en het eerste en tweede deel ter plaatse van het overlapgebied door middel van tenminste een lijmlaag met elkaar worden verbonden.The object of the invention is to provide a method with which these drawbacks occur are at least greatly reduced and with which other advantages are also attainable. For this purpose, the method according to the invention is characterized in that the first and second parts overlap at least partially with an overlap area and the first and second parts are joined together at the location of the overlap area by means of at least an adhesive layer.

Hiermee is het voordeel bereikt van een gemakkelijk te maken verbinding die op een grote verscheidenheid aan materialen, in het bijzonder staal, aluminium en 15 aluminiumlegeringen, toepasbaar is. De werkwijze vraagt weinig voorbereiding van de met elkaar te verbinden delen ter plaatse van het overlapgebied. Vanwege de i eenvoud van de werkwijze kan deze snel en met eenvoudige middelen worden uitgevoerd. Het aantal overgangsblanks dat per tijdseenheid vervaardigd kan worden is, zelfs bij beperkte investeringen, groot. Met de werkwijze is het eenvoudig 20 mogelijk ook overgangsblanks van grote afmetingen te maken omdat de werkwijze in principe niet meer omvat dan het aanbrengen van een lijmlaag en het zo nodig ander druk uitharden van de lijm uit de lijmlaag.This achieves the advantage of an easy-to-make connection that can be applied to a wide variety of materials, in particular steel, aluminum and aluminum alloys. The method requires little preparation of the parts to be joined together at the location of the overlap area. Because of the simplicity of the method, it can be carried out quickly and with simple means. The number of transition blanks that can be produced per unit of time is large, even with limited investments. With the method it is simply possible to also make transition blankets of large dimensions, because in principle the method comprises no more than applying an adhesive layer and, if necessary, curing other pressure of the adhesive from the adhesive layer.

Een nadere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt dat de lijmlaagdikte gekozen is in afhankelijkheid van tenminste een 25 parameter uit de lijst van parameters omvattende dikte van het eerste deel, dikte van het tweede deel, mate van opgelegde vervorming, geometrie van het eruit te vervaardigen product en materiaaleigenschappen van het eerste en/of tweede deel.A further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the adhesive layer thickness is chosen depending on at least one parameter from the list of parameters comprising thickness of the first part, thickness of the second part, degree of imposed deformation, geometry of the product to be manufactured from it and material properties of the first and / or second part.

Een eerste eis die aan de lijmlaag te stellen is, is dat deze in het hele overlapgebied, althans voor zover dat aan een eventuele vormgeving van de 30 overgangsblank is onderworpen, overal even dik is. De lijmlaag moet bij vervorming van de overgangsblank de vervorming van de twee delen ervan volgen en kunnen volgen. Dit betekent enerzijds dat de lijmlaag niet te dik mag zijn om te voorkomen 1010118 -3- dat de twee delen ten opzichte van elkaar bewegen tijdens vervorming. De lijmlaag mag niet te dun zijn omdat dan de vervormbaarheid ervan te klein wordt en het gevaar ontstaat dat althans een van de twee delen tijdens een vervorming scheurt. Een ander probleem bij een te dunne lijmlaag of bij een lijmlaag van niet homogene 5 dikte is dat de beide delen na vervorming contact met elkaar maken waardoor alsnog galvanische corrosie optreedt.A first requirement that can be imposed on the adhesive layer is that it must be of the same thickness throughout the overlap area, at least insofar as it is subjected to a possible shaping of the transition blank. When the transition blank is deformed, the adhesive layer must follow and be able to follow the deformation of its two parts. On the one hand, this means that the adhesive layer must not be too thick to prevent the two parts from moving relative to each other during deformation. The adhesive layer should not be too thin because then its deformability becomes too small and there is a danger that at least one of the two parts will crack during a deformation. Another problem with a glue layer that is too thin or with a glue layer of non-homogeneous thickness is that the two parts contact each other after deformation, so that galvanic corrosion still occurs.

Een bijzonder eenvoudige uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding die bovendien een kwalitatief goede overgangsblank oplevert is erdoor gekenmerkt dat dat de dikte van de lijmlaag wordt ingesteld door middel van in de 10 lijmlaag opgenomen afstandselementen.A particularly simple embodiment of the method according to the invention, which moreover produces a high-quality transition blank, is characterized in that the thickness of the adhesive layer is adjusted by means of spacer elements included in the adhesive layer.

De afstandselementen zorgen ervoor dat het eerste deel en het tweede deel ter plaatse van het overlapgebied op een door de afmetingen van de afstandselementen bepaalde afstand van elkaar komen, en dus dat de lijmlaag een gekozen dikte heeft.The spacer elements ensure that the first part and the second part at the location of the overlap area come at a distance from each other, determined by the dimensions of the spacer elements, and thus that the adhesive layer has a chosen thickness.

Een nadere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor 15 gekenmerkt dat de afstandselementen in de lijm waaruit de lijmlaag wordt gevormd zijn opgenomen. In deze uitvoeringsvorm is het mogelijk de afstandselementen in een gewenste hoeveelheid en homogeen in de lijm te verdelen.A further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the spacer elements are included in the glue from which the glue layer is formed. In this embodiment it is possible to distribute the spacer elements in a desired amount and homogeneously in the adhesive.

Nog een nadere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt dat de afstandselementen bolvormige elementen zijn. In het 20 algemeen zijn bolvormige elementen eenvoudig te vervaardigen. Vanwege hun symmetrie is de oriëntatie ervan in de lijm niet van invloed op de dikte van de lijmlaag.Yet a further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the spacer elements are spherical elements. In general, spherical elements are easy to manufacture. Due to their symmetry, their orientation in the adhesive does not affect the thickness of the adhesive layer.

In een nog verdere uitwerking is de werkwijze volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat de afstandselementen uit glasachtig en/of keramisch materiaal 25 vervaardigd zijn. Dergelijke materialen zijn in het algemeen chemisch inert en reageren daarom noch met de lijm noch met het metaal waaruit het eerste en het tweede deel vervaardigd zijn. Bovendien hebben deze materialen een hoge druksterkte bij lage vervorming zodat de beide elkaar te verbinden metalen delen ter plaatse van het overlapgebied in eikaars richting gedrukt kunnen worden. De lijm 30 kan, in alle uitvoeringsvormen van de werkwijze bij verhoogde temperatuur uitgehard worden.In a still further elaboration, the method according to the invention is characterized in that the spacer elements are manufactured from glassy and / or ceramic material. Such materials are generally chemically inert and therefore do not react with the adhesive or the metal from which the first and second parts are made. Moreover, these materials have a high compressive strength with low deformation, so that the two metal parts to be joined together can be pressed in each other at the location of the overlap area. The adhesive 30 can be cured at elevated temperature in all embodiments of the method.

10 10 118 -4-10 10 118 -4-

Een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt dat de lijmlaag elektrisch isolerend is. Hiermee wordt een geleidend contact tussen de beide metalen delen en daarmee galvanische corrosie voorkomen.A particularly advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the adhesive layer is electrically insulating. This prevents conductive contact between the two metal parts and thus galvanic corrosion.

5 Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding welke eenvoudig in de toepassing is, is erdoor gekenmerkt dat de lijmlaag, al dan niet voorzien van afstandselementen, wordt aangebracht in de vorm van een band, tape of film. Een band, tape of film van lijm is eenvoudig, nauwkeurig gepositioneerd en snel aan te brengen. Voor het aanbrengen zijn bekende middelen te gebruiken.An embodiment of the method according to the invention, which is simple in application, is characterized in that the adhesive layer, whether or not provided with spacing elements, is applied in the form of a tape, tape or film. An adhesive tape, tape or film is simple, precisely positioned and quick to apply. Known means can be used for the application.

10 Bij voorkeur is de band, tape of film voorzien van een ingebed netwerk of ingebedde versterkingselementen welke enerzijds de band, tape of film tijdens het aanbrengen ervan de gewenste sterkte en handelbaarheid verschaft en tevens kan fungeren als afstandselement.Preferably, the tape, tape or film is provided with an embedded network or embedded reinforcing elements, which on the one hand provides the tape, tape or film with the desired strength and handling during application and can also function as a spacer element.

De uitvinding is ook belichaamd in een overgangsblank in een uitvoeringsvorm 15 zoals in hoofdzaak verkregen met een werkwijze zoals in het voorgaande beschreven. Een dergelijke overgangsblank heeft het voordeel dat door de mogelijkheid van elektrische isolatie tussen de beide metalen delen op eenvoudige wijze galvanische corrosie wordt voorkomen. Daarnaast is de overgangsblank, binnen redelijke grenzen, in elke maat te vervaardigen.The invention is also embodied in a transition blank in an embodiment as substantially obtained by a method as described above. Such a transition blank has the advantage that galvanic corrosion is easily prevented by the possibility of electrical insulation between the two metal parts. In addition, the transition blank can be produced in any size, within reasonable limits.

20 Het is bekend om bij een overgangsblank de beide metalen delen door tussenkomst van een tussenmetaal, bijvoorbeeld nikkel, met elkaar te verbinden ter voorkoming van galvanische corrosie. Een werkwijze voor het aanbrengen van een dergelijke tussenmetaal, dat veelal electrochemisch gebeurt, is echter een relatief traag proces dat niet gemakkelijk geschikt te maken is voor toepassing op een 25 overgangsblank van grote afmetingen.It is known to connect the two metal parts with a transition blank by means of an intermediate metal, for example nickel, to prevent galvanic corrosion. However, a method of applying such an intermediate metal, which is often done electrochemically, is a relatively slow process which is not easily made suitable for application on a large-sized transition blank.

De uitvinding is ook belichaamd in een onderdeel van een vervoermiddel gevormd uit een overgangsblank zoals in het voorgaande beschreven. Een dergelijk onderdeel kan bijvoorbeeld door persen uit een overgangsblank vervaardigd worden. Een dergelijk onderdeel kan toegepast worden als overgangsdeel tussen een stalen 30 scheepsromp en een aluminium opbouw, tussen een stalen onderstel van een trein en aluminium rijtuigopbouw en tussen een stalen autochassis en aluminium carrosseriedelen. Voor automotive toepassingen ligt de dikte van het stalen deel in de •0'0118 -5- ordegrootte van 0,6 tot 1,2 mm en van het aluminiumdeel in de ordegrootte van 0,8 tot 1,5 mm.The invention is also embodied in a part of a means of transport formed from a transition blank as described above. Such a part can be produced, for example, by pressing from a transition blank. Such a part can be used as a transition part between a steel hull and an aluminum superstructure, between a steel undercarriage of a train and aluminum coach superstructure and between a steel car chassis and aluminum body parts. For automotive applications, the thickness of the steel part is in the order size of 0.6 to 1.2 mm and the aluminum part in the order size of 0.8 to 1.5 mm.

De uitvinding zal in het hierna volgende worden beschreven aan de hand van de tekening die een figuur toont waarin, in doorsnede, een niet-beperkende 5 uitvoeringsvorm van een overgangsblank is getoond zoals verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding.The invention will be described below with reference to the drawing, which shows a figure in which, in cross section, a non-limiting embodiment of a transition blank as obtained with the method according to the invention is shown.

In Fig. 1 is 1 een eerste metalen deel en 2 een tweede metalen deel welke elkaar met een overlapgebied al overlappen. Tussen de beide delen 1 en 2 bevindt zich een lijmlaag 3 die de delen met elkaar verbindt. In de lijmlaag 3 zijn 10 afstandselementen 4 opgenomen welke de beide delen op een gekozen minimum afstand van elkaar houden. Het zal voor de deskundige duidelijk zijn dat de lijmlaag zich niet over de volle breedte van het overlapgebied hoeft uit te strekken.In FIG. 1 is 1 a first metal part and 2 a second metal part which already overlap each other with an overlap area. Between the two parts 1 and 2 there is an adhesive layer 3 which connects the parts together. The adhesive layer 3 contains 10 spacer elements 4 which keep the two parts at a selected minimum distance from each other. It will be clear to the skilled person that the adhesive layer need not extend over the full width of the overlap area.

Waar in het bovenstaande gesproken is van een metaal, is daaronder ook te begrijpen een legering op basis van een metaal.Where above is spoken of a metal, this also includes an alloy based on a metal.

10101181010118

Claims

A method for manufacturing a transition blank comprising a first part of a first metal and a second part of a second metal connected thereto, characterized in that the first and the second part at least partially overlap each other with an overlap area and the first and second part are joined together at the location of the overlap area by means of at least one adhesive layer.

Method according to claim 1, characterized in that the adhesive layer thickness is selected in dependence on at least one parameter from the list of parameters comprising thickness of the first part, thickness of the second part, degree of imposed deformation, geometry of the manufacture product and material properties of the first and / or second part. 15

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness of the adhesive layer is adjusted by means of spacer elements included in the adhesive layer.

Method according to claim 3, characterized in that the spacing elements are included in the glue from which the glue layer is formed.

Method according to claim 3 or 4, characterized in that the spacer elements are spherical elements. 25

A method according to any one of claims 3, 4 or 5, characterized in that the spacer elements are made of glassy and / or ceramic material.

7. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the adhesive layer is electrically insulating. 1010118 -7-

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the adhesive layer, whether or not provided with spacer elements, is applied in the form of a tape, tape or film.

9. Transitional blank substantially as obtained with a method according to any one of the preceding claims.

10. Part of a means of transport formed from a transition blank manufactured according to any one of the preceding claims or according to claim 9. 10 10 118