WO1995005918A1 - Schweissverfahren zur herstellung eines karosserie-tragrahmens und ein nach dem verfahren hergestellter karosserie-tragrahmen - Google Patents

Schweissverfahren zur herstellung eines karosserie-tragrahmens und ein nach dem verfahren hergestellter karosserie-tragrahmen Download PDF

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WO1995005918A1
WO1995005918A1 PCT/EP1994/002830 EP9402830W WO9505918A1 WO 1995005918 A1 WO1995005918 A1 WO 1995005918A1 EP 9402830 W EP9402830 W EP 9402830W WO 9505918 A1 WO9505918 A1 WO 9505918A1
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electron beam
joint
welded
support frame
welding
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PCT/EP1994/002830
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English (en)
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Inventor
Walter E. SPÄTH
Original Assignee
Spaeth Walter E
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Classifications

    • 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
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0053—Seam welding
    • B23K15/006—Seam welding of rectilinear seams

Definitions

  • the invention relates to a welding process for the production of a body support frame, in particular for the production of a joint in the so-called electron beam welding process, and a body support frame produced by this process.
  • space frames which are also known as space frame structures.
  • the A-pillar is a separate part from the adjoining side member and this in turn is a separate part from the adjoining C-pillar.
  • the longitudinal roof rail is not continuous in the prior art, but is in turn formed from two separate parts, in the space between which the B-pillar connects.
  • the individual profile parts are connected via so-called knot parts; these are cast nodes which are subsequently connected as separate and foreign parts to the parts mentioned (A-pillar, longitudinal roof beam, C-pillar and possibly B-pillar).
  • knot parts are cast nodes which are subsequently connected as separate and foreign parts to the parts mentioned (A-pillar, longitudinal roof beam, C-pillar and possibly B-pillar).
  • the invention is therefore based on the object of developing a method of the type mentioned at the outset in such a way that joining joints are produced with high strength in a particularly simple and less time-consuming manner can be.
  • the invention is characterized by the method according to claim 1.
  • An essential feature of the present invention is that an electron beam welding is used as the welding process, a relative movement taking place between the joint to be connected and the electron beam gun connecting the joint stop.
  • the joint to be connected is stationary and the electron beam gun performs a feed movement at least in the X direction.
  • the electron beam gun also performs a movement in the Y direction.
  • a swiveling movement in the X / Y direction or in the X / Z direction or Y / Z direction is also possible.
  • the essence of the present invention is that the electron beam welding gun essentially performs a feed movement in the X direction, while the other movements are of a subordinate nature.
  • the joint to be joined is therefore aligned so that the connecting seam is aligned parallel to the X direction with its longitudinal extent and that the electron beam is simultaneously from one side, z. B. welded from above (in the Z direction) two interconnected seams lying in the Z direction. It is important here that the two connecting seams, which lie one below the other in the Z direction, are spatially separated, so that a single electron beam acting in the Z direction, which carries out a feed movement in the X direction, simultaneously and in the same operation, an upper and a lower connecting seam of a joint is welded.
  • This technical teaching achieves significant advantages, since only a single electron beam has to be present, which welds two spatially separated connecting seams to one another in the same work step. It can be provided that the spatially separated connecting seams are arranged in the area of a joint, the upper connecting seam at the edge regions running together with the lower connecting seam of the joint, so that an open cross-section results.
  • Such a cross section can be arranged, for example, on a crossbar and a joint is now produced on the open end face of this crossbar, via which a longitudinal member to be connected is welded.
  • the joint has - as described - an open face and the open face is defined by circumferential connecting seams, which form the joint.
  • the profile of the cross-beam which is designed as a hollow chamber profile, is deformed in such a way that welding with the electron beam method in the region of the joint is possible in a single operation.
  • the hollow profile of the cross-member is deformed in such a way that there are no wall sections or seams of the joint that are parallel to the electron beam in the direction of the electron beam (Z direction).
  • the electron beam welding method can only be used with great effectiveness if there are no wall sections to be connected which extend parallel to the beam path and have a relatively large length in the beam path of the electron beam welding gun.
  • Such wall sections should be avoided.
  • the invention therefore provides that such wall sections are avoided by deforming these wall sections from a previously essentially rectangular hollow profile with wall sections directed parallel to the electron beam in such a way that they are arranged obliquely to the electron beam. In the area of the joint, the hollow profile of the cross-member is thus pressed together (reshaped) so that essentially there are no longer any wall parts of the joint that are aligned parallel to the direction of the electron beam.
  • Wall sections of this type which are aligned in a direction parallel to the direction of the electron beam cannot be welded because the resistance which is opposed to the electron beam in this wall section is many times greater than in the region of other wall sections which are located on these wall sections connect and, in contrast to the previously mentioned wall section, connect to it at a right angle.
  • the hollow profile to be connected thus consists of wall sections which are parallel and which are arranged perpendicular to the electron beam and which are to be connected to associated wall sections of a side member abutting them in the welding process.
  • the essence of the invention is therefore to deform the joints that are to be connected to one another in the electron beam welding process in such a way that they are even accessible for electron beam welding. According to the invention, this is done in that essentially (Parallel) wall sections directed parallel to the direction of the electron beam are avoided and instead wall sections directed at an angle to the electron beam are provided continuously. It would be ideal for the mentioned welding process to align the wall sections essentially perpendicular to the electron beam direction, which, however, is essentially not continuously possible in the case of hollow profiles in the region of the joint joint extending in the X direction.
  • the use of an electron beam welding process has the advantage that a high energy density is generated in the smallest space in an aluminum profile to be welded, which can also consist of a high-strength aluminum alloy.
  • the electron beam has a high penetration ability, with weld seam widths between 1-2 mm being only necessary.
  • the overall advantage of the invention is that a high throughput speed can be achieved with a linear movement of the electron beam gun in the X direction and that there is a perfect welded connection in the area of the joints
  • an essentially square or rectangular hollow profile of a crossbar is reshaped into an elongated, approximately oval or elliptical shape in order to achieve a perfect connection with the electron beam welding with this novel connection contour of the joint.
  • other profiled deformations can also be produced, such as. B. hexagonal, octagonal or the like.
  • Polygonal deformed profiles, all of which are characterized in that there are essentially no wall sections which are directed parallel to the electron beam.
  • Figure 1 Side view of a crossbar, which is connected to a longitudinal crossbar via a joint;
  • Figure 2 the top view of Figure 1 in the direction of arrow II;
  • Figure 3 the front view of Figure 2 in the direction of arrow III;
  • the longitudinal beam 6 here has a flange 9, in the area of which the welding to the edges
  • the gap can be in the range of approximately less than 1/10 mm.
  • FIG. 5 shows, as a further exemplary embodiment, a differently shaped hollow profile 18, where it can be seen that a polygonal hollow profile was formed from the previously approximately rectangular shaped hollow profile according to FIG.
  • the electron beam 19 again finds positions 13, 14 which are approximately perpendicular to it or at least at an angle to it, which can consequently be welded above and below in one and the same operation.
  • FIGS. 6, 7 and 8 show a further alternative embodiment of the joint 27, in which a crossbar 21 with a rectangular cross section 28 is connected to the longitudinal beam 6. Due to the rectangular cross-sectional shape 28, in which the upper wall 22 and the lower wall 23 are of equal thickness, the joint 27 can be produced with a relatively simple effort by means of a milling or sawing process in the side member 6 and the crossbar 21 with great dimensional accuracy.
  • This dimensionally accurate formation of the butt joint is particularly important in the case of butt joint arrangements for spaceframes, since there are several welded joints where spaceframe units are provided and, especially for electron beam welding, the greatest care in preparing the butt joint with a gap width of less than 1/10 mm is required.
  • this joint 27 is designed such that when the cross-member 21 partially penetrates through the longitudinal beam 6, a cutting line (joint 27) is formed, which is composed of joint lines which are arranged at least at an angle to the direction of the electron beam and are provided in pairs one behind the other in the direction of the electron beam.
  • the electron beam 19 begins at point A and moves in the direction B along the line 30. Lines 30 and 31 are simultaneously detected and connected by welding technology. From point B, the electron beam 19 now travels in the direction of point C, connecting line 32 and line 33 at the same time. The electron beam travels from point C. 19 to point D and connects lines 34 and 35 simultaneously.
  • the flanges 24, 25 of the transverse traverse 21 abut on the flange 9 of the side member 6 and are connected to one another by welding.
  • the present invention is not limited to the subsequent deformation of a hollow profile with the aim of achieving a hollow profile which has no wall sections directed parallel to the electron beam.
  • it is provided that such hollow profile cross-sections are used directly from the start, which have no wall sections whatsoever, and which have wall sections parallel in the Z direction (arrow direction 10).
  • Cross-beam wall Wall flange Flange longitudinal beam Joining beam Cross-section (cross beam 1)
  • Position Position Position upper connection seam lower connection seam
  • connection seam Dimension hollow profile electron beam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Schweißverfahren eines Karosserie-Tragrahmens, bei dem die A-, B- und C-Säulen und der Dachlängsträger miteinander über Fügestöße verschweißt werden, wobei die Fügestöße mittels einer Elektronenstrahl-Kanone verschweißt werden, wobei eine Relativbewegung zwischen der Elektronenstrahl-Kanone und dem jeweils zu verschweißenden Fügestoß mindestens in einer Richtung stattfindet, wobei vorzugsweise die Elektronenstrahl-Kanone bewegt wird, und daß der zu verbindende Fügestoß so ausgerichtet ist, daß die Verbindungsnaht mit ihrer Längserstreckung im wesentlichen in Richtung der Vorschubrichtung der Elektronenstrahl-Kanone ausgerichtet ist.

Description

Schweißverfahren zur Herstellung eines Karosserie- Traαrahmens und ein nach dem Verfahren hergestellter Karosserie-Tragrahmen
Gegenstand der Erfindung ist ein Schweißverfahren zur Herstellung eines Karosserie-Tragrahmens, insbesondere zur Herstellung eines Fügestoßes im sogenannten Elektronenstrahl-Schweißverfahren und ein nach diesem Verfahren hergestellter Karosserie-Tragrahmen.
Es ist bekannt, sogenannte Spaceframes herzustellen, die auch unter der Bezeichnung Spaceframetragwerk bekannt sind. Bei dem bekannten Karosserie-Tragrahmen ist die A-Säule ein getrenntes Teil von dem daran anschließenden Längsträger und dieser ist wiederum ein getrenntes Teil von der daran anschließenden C-Säule. Im übrigen ist der Dachlängsträger nicht durchlaufend beim Stand der Technik, sondern er ist wiederum aus zwei getrennten Teilen gebildet, in deren Zwischenraum die B-Säule anschließt.
Der Anschluß der einzelnen Profilteile erfolgt über sogenannte Knotenteile; es handelt sich hierbei um Gußknoten, die als gesonderte und fremde Teile nach¬ träglich mit den genannten Teilen (A-Säule, Dachlängs¬ träger, C-Säule und ggf. B-Säule) verbunden werden. Bei der Verwendung derartiger Gußknoten oder auch anderer Knotenteile besteht der wesentliche Nachteil, daß ein höheres Gewicht bei dem Karosserie-Tragrahmen in Kauf genommen werden muß, bei gleichzeitig teurer Herstellung der Gußknoten und insgesamt des Tragrahmens selbst .
Ferner besteht der Nachteil, daß wegen der Vielzahl der notwendigen Schweiß-Stoßstellen auch hierdurch die Herstellungskosten des bekannten Karosserie- Tragrahmens wesentlich erhöht werden. Im übrigen zeigt sich ein ungünstiges dynamisches Verhalten, insbesondere im Crash-Test oder bei einem Unfall, weil die über die genannten Schweißstellen an die genannten Profil- körper angeschlossenen Knotenverbinder als Fremdkörper anzusehen sind, die wegen ihrer hohen Eigensteifigkeit ein anderes Bruchverhalten als die daran anschließenden Profilträger haben. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Bruch des Rahmens genau im Stoß stattfindet, und zwar zwischen dem relativ steifen Knotenbauteil und dem daran sich anschließenden elastischen Profilteil, wie z. B. die A-Säule, der Dachlängs räger oder die C-Säule.
Ein derartiger Kombinationsaufbau ist im übrigen recyclingerschwerend, da es sich um unterschiedliche Werkstoffe handelt.
Versuche des Anmelders haben gezeigt, daß die Herstellung derartiger Fügestöße mit einem besonderen Verbindungs- verfahren besonders günstig ist, weil diese Fügestöße kostengünstig und in kurzer Zeit mit hoher Festigkeit hergestellt werden können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß Fügestöße in besonders einfacher und wenig zeit¬ aufwendiger Weise mit hoher Festigkeit hergestellt werden können.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch das Verfahren nach dem Anspruch 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß als Schweißverfahren ein Elektronen-Strahlschweißen eingesetzt wird, wobei zwischen dem zu verbindenden Fügestoß und der den Fügestop verbindenden Elektronen- Strahlkanone eine Relativbewegung stattfindet. Hierbei wird es bevorzugt, wenn der zu verbindende Fügestoß stillsteht und die Elektronen-Strahlkanone eine Vorschubbewegung mindestens in X-Richtung ausführt.
Hierbei ist es nicht ausgeschlossen, daß die Elektronen-Strahlkanone auch noch eine Bewegung in Y-Richtung ausführt.
Ebenso ist eine Schwenkbewegung in X/Y-Richtung oder in X/Z-Richtung bzw. Y/Z-Richtung möglich.
Kern der vorliegenden Erfindung ist, daß die Elektronen-Strahl-Schweißkanone im wesentlichen eine Vorschubbewegung in X-Richtung durchführt, während die anderen Bewegungen eher untergeordneter Natur sind. Der zu verbindende Fügestoß wird daher so ausgerichtet, daß die Verbindungsnaht parallel zur X-Richtung mit ihrer Längserstreckung ausgerichtet ist und daß ferner der Elektronenstrahl gleichzeitig von einer Seite her, z. B. von oben her (in Z-Richtung) zwei untereinander in Z-Richtung liegende Verbindungε- nähte verschweißt. Wichtig hierbei ist, daß die beiden Verbindungsnähte, die in Z-Richtung untereinander liegen, räumlich getrennt sind, so daß ein einziger, in Z-Richtung wirkender Elektronenstrahl, der in X-Richtung eine Vorschubbewegung ausführt, gleichzeitig und im gleichen Arbeitsgang eine obere und eine untere Verbindungsnaht eines Fügestoßes verschweißt.
Mit dieser technischen Lehre werden wesentliche Vorteile erreicht, denn es muß nur ein einziger Elektronenstrahl vorhanden sein, der im gleichen Arbeitsgang zwei räumlich getrennte Verbindungsnähte miteinander verschweißt. Hierbei kann es vorgesehen sein, daß die räumlich getrennten Verbindungsnähte im Bereich eines Fügestoßes angeordnet sind, wobei die obere Verbindungsnaht an den Randbereichen mit der unteren Verbindungsnaht des Fügestoßes zusammen¬ läuft, so daß sich ein geöffneter Querschnitt ergibt. Ein derartiger Querschnitt kann beispielsweise an einer Quertraverse angeordnet sein und an die geöffnete Stirnseite dieser Quertraverse ergibt sich nun ein Fügestoß, über den ein damit zu verbindender Längsträger angeschweißt wird.
Der Fügestoß hat - wie beschrieben - eine offene Stirnseite und die offene Stirnseite wird durch umlaufende Verbindungsnähte definiert, welche den Fügestoß ausbilden.
Wichtig ist nun, daß Versuche des Anmelders ergeben haben, daß die Formgebung des Fügestoßes für ein Elektronen-Strahlschweißverfahren optimiert werden muß, um überhaupt in ein und demselben Arbeitsgang den Fügestoß oben und unten (obere und untere Verbindungsnaht) in einem einzigen Arbeitsgang ver¬ schweißen zu können.
Hierbei ist wesentlich, daß zum Zwecke der Herstellung des Fügestoßes das als Hohlkammerprofil ausgebildete Profil der Quertraverse so verformt wird, daß eine Verschweißung mit dem Elektronen-Strahlverfahren im Bereich des Fügestoßes in einem einzigen Arbeitsgang möglich ist.
Erfindungεgemäß ist hierzu vorgesehen, daß im Bereich des Fügestoßes das Hohlprofil der Quertraverse so verformt wird, daß sich in Richtung des Elektronenstrahls (Z-Richtung) keine parallel zum Elektronenstrahl gerichtete Wandabschnitte oder Nähte des Fügestoßes ergeben.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß das Elektronen- Strahlschweißverfahren nur dann mit hoher Wirksamkeit anwendbar ist, wenn im Strahlengang der Elektronen- StrahlSchweißkanone keine sich parallel zum Strahlen¬ gang in relativ großer Länge sich erstreckende zu verbindende Wandabschnitte vorhanden sind. Derartige Wandabschnitte sollten vermieden werden. Daher sieht die Erfindung vor, daß derartige Wandabschnitte dadurch vermieden werden, daß aus einem vorher im wesentlichen rechteckigen Hohlprofil mit parallel zum Elektronen¬ strahl gerichteten Wandabschnitten diese Wandabschnitte so verformt werden, daß diese schräg zum Elektronen¬ strahl angeordnet sind. Im Bereich des Fügestoßes wird also erfindungsgemäß das Hohlprofil der Quertraverse so zuεammengeguetscht (umgeformt) , daß im wesentlichen keine Wandteile des Fügestoßes mehr vorhanden sind, die parallel zur Richtung des Elektronenstrahles ausge¬ richtet sind. Derartige in paralleler Richtung zur Richtung des Elektronenstrahles ausgerichtete Wand¬ abschnitte sind nämlich praktisch nicht zu verschweißen, weil der Widerstand, der dem Elektronenstrahl in diesem Wandabschnitt entgegengesetzt wird, um ein Vielfaches größer ist als im Bereich anderer Wandab¬ schnitte, die sich an diesen Wandabschnitten anschließen und die im Gegensatz zum vorher erwähnten Wandabschnitt, sich an diesem im rechten Winkel anschließen. Das zu verbindende Hohlprofil besteht also aus parallelen und aus senkrecht zum Elektronenstrahl angeordneten Wandabschnitten, die mit zugeordneten Wandabschnitten eines daran anstoßenden Längsträgers im Schweißverfahren verbunden werden sollen. Man könnte die Schweißkanone zwar um diese Wandabschnitte sich drehen lassen, um parallel zur Richtung des Elektronenstrahls gerichtete Wandabschnitte zu vermeiden, dies stößt aber auf erhebliche Schwierigkeiten, weil derartige Elektronen- Strahlkanonen außerordentlich schwer sind und hier ein großer Maschinenaufwand notwendig ist, um eine derartige Schwenkbewegung der Elektronen-Strahlkanone zu bewerkstelligen.
Zum anderen wird durch eine derartige Schwenkbewegung der Elektronen-Strahlkanone erhebliche Durchlaufzeit für zu verbindende Karosserierahmen verlängert.
Der Kern der Erfindung liegt also darin, die Fügestöße, die im Elektronen-Strahlschweißverfahren miteinander zu verbinden sind, so zu verformen, daß sie überhaupt für eine Elektronen-Strahlschweißung zugänglich sind. Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß im wesentlichen parallel zur Richtung des Elektronenstrahls gerichtete (parallele) Wandabschnitte vermieden werden und statt¬ dessen im Winkel zum Elektronenstrahl gerichtete Wandabschnitte durchlaufend vorgesehen sind. Ideal hierfür für das erwähnte Schweißverfahren wäre, die Wandabschnitte im wesentlichen senkrecht zur Elektronen- Strahlrichtung auszurichten, was jedoch bei Hohlprofilen im Bereich des sich in X-Richtung erstreckenden Fügestoßes im wesentlichen nicht durchgehend möglich ist.
Die Verwendung eines Elektronen-Strahlschweißverfahrens hat den Vorteil, daß in ein zu verschweißendes Aluminiumprofil, welches auch aus einer hochfesten Aluminiumlegierung bestehen kann, eine hohe Energie- dichte auf kleinstem Raum erzeugt wird.
Damit besteht der Vorteil, daß in dem Spaceframe, der eine Reihe von Fügestößen aufweisen kann, insgesamt nur wenig Wärme erzeugt wird. Dadurch entfällt die vorher gegebene Notwendigkeit, daß man den gesamten Spaceframe nach der Einbringung der Schweißverbindungen zur Wiederherstellung der Endfestigkeit glühen mußte, was nach der vorliegenden Erfindung entfallen kann. Der Elektronenstrahl hat eine hohe Durchdringungs- fähigkeit, wobei Schweißnahtbreiten zwischen 1-2 mm nur erforderlich sind.
Im übrigen besteht insgesamt bei der Erfindung der Vorteil, daß mit einer linearen Bewegung der Elektronen- Strahlkanone in X-Richtung eine hohe Durchlaufge¬ schwindigkeit erzielt werden kann und eine einwandfreie Schweißverbindung im Bereich der Fügestöße gegeben
ERSATZBLÄTT (REGEL 26) ist .
Erfindungsgemäß wird also ein im wesentlichen quadratisch oder rechteckiges Hohlprofil einer Quertraverse in eine längliche, etwa oval oder elliptische Form umge¬ formt, um so mit dieser neuartigen Anschlußkontur des Fügestoßes eine einwandfreie Verbindung mit dem Elektronen-Strahlschweißen zu erreichen. Neben der ovalen Verformung können auch noch anders profilierte Verformungen hergestellt werden, wie z. B. sechseckige, achteckige oder dgl. mehrkantig verformte Profile, die alle sich dadurch auszeichnen, daß im wesentlichen keine Wandabschnitte vorhanden sind, die parallel zum Elektronenstrahl gerichtet sind.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammen¬ fassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen: Figur 1: Seitenansicht einer Quertraverse, die über einen Fügestoß mit einer Längstraverse verbunden wird;
Figur 2 : die Draufsicht auf Figur 1 in Richtung des Pfeiles II;
Figur 3 : die Stirnansicht der Figur 2 in Richtung des Pfeiles III;
Der Längsträger 6 weist hierbei einen Flansch 9 auf, in dessen Bereich die Verschweißung mit den randseitigen
Flanschen 4,5 der Quertraverse 1 erfolgt.
Aus Figur 3 ist erkennbar, daß nun eine ungestörte Verschweißung des gessamten Fügestoßes 7 mit dem zugeordneten Fügestoß des Längsträgers 6 möglich ist, weil bei Position 12 der Elektronenstrahl auf die senkrechten Flanschabschnitte 5,9 auftrifft und bei Position 13 im Winkel zum Elektronenstrahl (Z-Richtung 10) geneigte Wandabschnitte des Fügestoßes 7 vorhanden sind, die bei Position 14 wiederum in senkrecht zum Elektronenstrahl 19 ausgerichtete Wandabεchnitte über¬ gehen. Auf diese Weise kann also der gesamte Fügestoß mit seiner oberen und mit seiner unteren Verbindungε- naht 15,16 in einem einzigen Arbeitsgang bei einem Vorschub der Elektronen-Strahlkanone in Vorschub¬ richtung 11 verschweißt werden.
Bei der Verformung des Fügestoßes 7 an der Quertraverse 1 ergibt sich ein Maß 17, welches in Figur 2 dargestellt ist, und welches in Figur 3 derart bemessen sein muß, daß es zwischen die Flansche 9 des Längsträgers 6 paßt und praktisch spaltlos mit den Flanschen 4,5 der Quertraverse 1 verschweißt werden kann.
Der Spalt kann hierbei im Bereich von etwa kleiner als 1/10 mm liegen.
Die Figur 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein anders geformtes Hohlprofil 18, wo erkennbar ist, daß ein mehrkantiges Hohlprofil aus dem vorher etwa rechteckig geformten Hohlprofil nach Figur 4 geformt wurde. Auch hier findet der Elektronenstrahl 19 bei den Positionen 13,14 wiederum etwa senkrecht zu ihm gerichtete oder wenigstens im Winkel zu ihm gerichtete Wandabschnitte vor, die demzufolge in ein und demselben Arbeitsgang oben und unten verschweißt werden können.
In den Figuren 6,7 und 8 ist eine weitere alternative Ausbildung des Fügestoßes 27 dargestellt, bei dem eine Quertraverse 21 mit rechteckförmigem Trägerquer¬ schnitt 28 mit dem Längsträger 6 verbunden ist. Durch die rechteckförmige Querschnittsform 28, bei dem die obere Wandung 22 und die untere Wandung 23 gleich dick ausgebildet sind, kann der Fügestoß 27 mit relativ einfachem Aufwand mittels eines Fräs- oder Sägevorganges in dem Längsträger 6 sowie der Quertraverse 21 mit großer Maßgenauigkeit hergestellt werden. Diese maßgenaue Ausbildung des Fügestoßes ist insbesondere bei Füge- stoßanordnungen für Spaceframes von besonderer Wichtig¬ keit, da dort mehrere Schweißverbindungen wo Spaceframe-Einheiten vorgesehen sind und insbesondere für das Elektronenstrahl-Schweißen größte Sorgfalt bei der Vorbereitung des Fügestoßes mit einer Spalt- breite von kleiner als 1/10 mm geboten ist.
Die geometrische Anordnung dieses Fügestoßes 27 ist so ausgelegt, daß bei dem teilweisen Durchdringen der Quertraverse 21 durch den Längsträger 6 eine Verschneide¬ linie (Fügestoß 27) ausgebildet wird, welche sich aus Fügestoßlinien zusammensetzt, welche zumindest in einem Winkel zur Elektronenstrahl-Richtung angeordnet sind und paarweise in Richtung des Elektronenstrahles fluchtend hintereinander vorgesehen sind.
Damit ist es jeweils möglich, jeweils mindestens zwei Fügestoßlinien, die räumlich voneinander getrennt sind, mit einer Linearbewegung des Elektronenstrahl-Schweißens in einem Arbeitsgang zu verbinden. Durch dieses Verbinden von jeweils zwei Fügestoßlinien bei einer Linearbewegung des Elektronenεtrahles wird der gesamte Bewegungsablauf des Schweißvorganges ganz wesentlich vereinfacht und die Schweißzeiten um mehr als die Hälfte verkürzt. Wie insbeεondere aus den Figuren 6 und 8 zu erkennen ist, ist bei einer Fugestoßausbildung mit im wesentlichen zwei zueinander senkrecht angeordneten Richtungen der Fügestoßgestalt ein einfaches lineareε bewegen in nur zwei Richtungen entlang der Schweißnah fuge erforderlich.
Zur Auεbildung der Fügeverbindung beginnt, wie in Figur 6 abgebildet, der Elektronenεtrahl 19 bei Punkt A und bewegt εich in Richtung B entlang der Linie 30. Dabei werden die Linien 30 und 31 gleichzeitig εchweiß- technisch erfaßt und verbunden. Von Punkt B aus wandert nun der Elektronenstrahl 19 in Richtung Punkt C und verbindet dabei die Linie 32 und die Linie 33 zeitgleich miteinander. Von Punkt C aus wandert der Elektronenstrahl 19 weiter zu Punkt D und verbindet die Linien 34 und 35 gleichzeitig miteinander. Die Flansche 24,25 der Quertraverεe 21 εtoßen dabei auf den Flansch 9 des Längsträgers 6 und werden gesondert schweißtechnisch miteinander verbunden.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die nachträgliche Verformung eines Hohlprofils mit dem Ziel, ein Hohlprofil zu erreichen, welches keine Parallelen zum Elektronenstrahl gerichtete Wandabschnitte aufweist. Es ist in einer anderen Ausführungsform vorgesehen, daß direkt von vornherein derartige Hohlprofilquerschnitte verwendet, die keinerlei Wandabεchnitte aufweisen, die in Z-Richtung (Pfeil¬ richtung 10) parallele Wandabschnitte aufweisen.
In diesem Fall ist eine Umformung des Fügestoßes nicht notwendig.
ZEICHNUNGS-LEGENDE
Quertraverse Wandung Wandung Flansch Flansch Längsträger Fügestoß Trägerquerschnitt (Quertraverse 1) Flansch (Längεträger 6) Z-Richtung Vorεchubrichtung (X-Richtung) Poεition Poεition Poεition obere Verbindungεnaht untere Verbindungsnaht Maß Hohlprofil Elektronenstrahl
Quertraverεe Wandung Wandung Flanεch Flanεch
Fügestoß Trägerquerschnitt (Quertraverse 21) Linie Linie Linie Linie Linie Linie

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Schweißverfahren zur Herstellung eines Karosserie- Tragrahmens, bei dem die A-, B- und C-Säulen und der Dachlängsträger miteinander über Fügestöße verschweißt werden , d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Fügestöße (7,27) mittels einer Elektronenstrahl-Kanone (19) verschweißßt werden, wobei eine Relativbewegung zwiεchen der Elektronenstrahl- Kanone (19) und dem jeweils zu verschweißenden Fügestoß (7,27) mindestens in einer Richtung stattfindet, wobei vorzugsweise die Elektronenstrahl-Kanone (19) bewegt wird, und dafß die zu verschweißßendeή Hohlprofile (18) derart verformt werden, daß3 die zu erzeugenden Verbin¬ dungsnähte (15,16) und der zu verbindende Fügestoß (7, 27) so ausgerichtet ist, da3 die Verbindungsnaht mit ihrer Längεerstreckung im wesentlichen parallel in Richtung der Vorschub-Richtung (11) der Elektronenstrahl-Kanone (19) ausgerichtet ist.
2. Schweißverfahren zur Herstellung eines Karosεerie- Tragrahmenε nach Anεpruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Relativbewwegung eine rotatorische Bewegung ist.
3. Schweißverfahren zur Herstellung eines Karosεerie- Tragrahmens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Relativbewegung sich aus einer translatori.sehen und einer rotatorischen Bewegung zusammensetzt.
4. Schweißverfahren zur Herstellung eines Karosserie- Tragrahmens nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die übereinanderlie- gende mit ihrer Längserstreckung im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung (11) der Elektronenstrahl- Kanone (19) ausgerichteten Verbindungsnähe (15,16;30, 31;32,33; 34,35) gleichzeitig in einem einzigen Arbeits¬ gang durch einen Elektronenεtrahl (19) verschweißt wwwerden .
5. Karosεerie-Tragrahmen aus mehreren Profilen, die nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohlprofile (18,21) in einem Fügestoßß (7,27) in einerlänglichen, einer ovalen, einer elliptischen oder mehrkantigen Form oder deren Kombination mit im wesentlichen in einer Richtung verlaufenden Verbindungsnähte (15,16,-30,31;32,33,*34,35) nachbehandlungsfrei mittels Elektronenstrahl (19) verschweilßt sind, wobei in dieεer einen Richtung kein dazu senkrechter Verbindungsnaht-Abschnitt vorhanden ist.
PCT/EP1994/002830 1993-08-27 1994-08-26 Schweissverfahren zur herstellung eines karosserie-tragrahmens und ein nach dem verfahren hergestellter karosserie-tragrahmen WO1995005918A1 (de)

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DE19934328827 DE4328827A1 (de) 1993-08-27 1993-08-27 Schweißverfahren zur Herstellung eines Karosserie-Tragrahmens und ein nach dem Verfahren hergestellter Karosserie-Tragrahmen
DEP4328827.8 1993-08-27

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