WO2024251590A1 - Mischbauverbindung - Google Patents

Mischbauverbindung Download PDF

Info

Publication number
WO2024251590A1
WO2024251590A1 PCT/EP2024/064801 EP2024064801W WO2024251590A1 WO 2024251590 A1 WO2024251590 A1 WO 2024251590A1 EP 2024064801 W EP2024064801 W EP 2024064801W WO 2024251590 A1 WO2024251590 A1 WO 2024251590A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal part
sheet metal
flange
bead
seam
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2024/064801
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Stohler
Jochen Rintelmann
Jan-Oliver Brassel
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.)
Audi AG
Original Assignee
Audi 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 Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to CN202480021284.4A priority Critical patent/CN120897816A/zh
Publication of WO2024251590A1 publication Critical patent/WO2024251590A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056—Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, electron beams [EB]
    • 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
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by any single one of main groups B23K1/00 - B23K28/00
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by any single one of main groups B23K1/00 - B23K28/00 relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring
    • 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
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • B23K33/008—Filling of continuous seams for automotive applications
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006—Vehicles
    • 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
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • 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
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof

Definitions

  • the invention relates to a mixed construction connection according to the preamble of claim 1 and a process arrangement for producing such a mixed construction connection according to claim 9.
  • soldering processes are established in which the brazing solder is melted using an industrial laser.
  • Laser beam soldering can be used to join a mixed construction made of a cast metal part and a sheet metal part.
  • Such a composite joint has the following advantages: Laser beam soldering is a non-destructive joining process in which the crystalline (i.e. non-formable) structure of the metal casting is not affected, meaning there is no risk of notching that could lead to premature component cracking/breakage.
  • the soldering seam creates a large-area force-transmitting connection between the sheet metal part and the metal casting, so that mechanical component stresses from the sheet metal part can be introduced into the metal casting over a large area. This reduces the risk of stress cracks in the extremely brittle metal casting.
  • a generic mixed construction connection has a metal casting and a sheet metal part.
  • the sheet metal part can be designed as an angle profile, with a sheet metal part base section and a sheet metal part flange set off from it. This, together with the metal casting, can limit a joint gap that is filled with weld or soldering material up to a seam depth in the welding or soldering process, forming a connecting seam that extends over a seam length between the metal casting and the sheet metal part. Due to the high process temperature at the soldering point, mechanical component stresses arise in the sheet metal part, which act via the connecting seam on the brittle, non-formable metal casting with a crystalline microstructure.
  • a connecting seam between two thin-walled sheet metal components is known from DE 10 2014 000 618 B4.
  • the two sheet metal components each have flange sections that delimit a joint gap that is filled with the solder. Beads are formed in the flange sections that are completely covered with weld or solder material after the welding or soldering process.
  • a process arrangement is known from DE 10 2015 016 513 B4 by means of which two components are joined in a laser beam welding process. The welding system of the process arrangement is integrated into a control loop in order to guarantee weld seam quality.
  • the object of the invention is to provide a hybrid construction connection with a metal casting and a sheet metal part, in which the component stresses acting on the metal casting can be reduced in a simple manner compared to the prior art.
  • the invention is based on a mixed construction connection with a cast metal part and a sheet metal part.
  • the sheet metal part can be an angle profile with a sheet metal part base section and a sheet metal part flange set off from it. This, together with the cast metal part, can delimit a joint gap which is filled with weld or solder material up to a seam depth in the welding or soldering process, specifically to form a connecting seam which extends over a seam length between the cast metal part and the sheet metal part.
  • the welding or soldering process according to the invention is preferably a laser soldering process in which the laser beam is guided along the joint gap, where it melts the brazing material, for example a copper-silicon wire.
  • a bead can be formed in the sheet metal part base section of the sheet metal part, offset parallel to the connecting seam. With the help of this bead, the component stresses that form during the soldering process can be reduced; this reduces the transfer of component stresses to the metal casting.
  • the base section bead formed in the sheet metal part base section can run at a distance from the connecting seam so that the base section bead is out of contact with the connecting seam.
  • a flange bead should also be provided in the sheet metal part flange. This can also relieve component stresses in the sheet metal part during the soldering process.
  • the flange bead is - in contrast to the base section bead - completely covered by the soldering material after the connecting seam has been formed.
  • the base section bead and the flange bead run parallel to each other along the seam length of the connecting seam.
  • the base section bead (and possibly also the flange bead) is completely continuous and/or uninterrupted over the seam length of the connecting seam.
  • the metal casting is free of beads to relieve component stresses. Due to the crystalline microstructure, the metal casting cannot deform during the welding or soldering process, but rather remains deformation-free.
  • a process arrangement for producing the composite joint according to the invention can be implemented as follows:
  • a soldering device of the process arrangement can be integrated into a control loop together with an electronic control unit and a detector.
  • the detector can record an actual process parameter during the welding or soldering process that correlates with the quality of the joint seam.
  • the electronic control unit can control the soldering device with a control signal depending on the recorded actual process parameter.
  • the electrical control unit is assigned a comparator module that compares the recorded actual process parameter with a stored target value.
  • the electronic control unit can determine the control signal for controlling the soldering device based on the difference between the actual process parameter and the target value.
  • the detector may be a radiometric device. This may consist of a radiation source generating X-rays or gamma rays and an imaging detection module.
  • the radiation source can be used as a transmitted light radiation source that illuminates the joining area, i.e. the soldering point.
  • the imaging detection module creates a radiation intensity image of this illuminated joining area.
  • the actual process parameter is determined by evaluating the radiation intensity image. This is forwarded to the electronic control unit, in which the target value/actual value comparison is carried out.
  • the actual process parameter can be a seam depth, an offset of the connecting seam to the joint between the two components and/or a material cross-section of the soldering material in the joint gap.
  • a riveting process is - just like the welding process described above - also a destructive joining process in which the crystalline microstructure of the metal casting is impaired, which creates the risk of notch formation, which leads to premature component cracking in the metal casting.
  • the sheet metal part flange can be divided transversely to the connecting seam into an overlap segment and a deformation segment.
  • the overlap segment overlaps with the metal casting and is connected to it in an overlap weld connection.
  • the deformation segment of the sheet metal part flange adjoining the overlap segment does not overlap with the metal casting and merges into the sheet metal part base section at a transition edge.
  • the bead is formed in the deformation segment of the sheet metal part flange.
  • Figure 1 shows a completed hybrid construction connection which is formed from a metal casting 1, for example from die-cast metal or specifically from die-cast aluminum, and a sheet metal part 3, for example an aluminum or sheet steel part.
  • the sheet metal part 3 is realized as a thin-walled angle profile which has a sheet metal part base section 5 and a sheet metal part flange 7 angled therefrom.
  • the metal casting 1 is also realized as a thin-walled angle profile which has a metal casting base section 9 and a metal casting flange 11.
  • the base sections 5, 9 of the two joining partners 1, 3 merge flush into one another at a connecting joint, while a joining gap 15 which is filled with soldering material 17 is defined between the flanges 7, 11 of the two joining partners 1, 3.
  • the soldering material 17 forms a connecting seam 19 which extends over a seam length I between the metal casting 1 and the sheet metal part 3.
  • the metal casting 1 can be a body-side cast frame to which the sheet metal part 3 is connected.
  • the sheet metal part 3 can be, for example, a side wall, a floor panel, an interior panel or an outer skin of the vehicle.
  • the sheet metal part 3 can be an intermediate support to which another add-on sheet metal part is attached using a point-punched riveting process.
  • a direct connection of the add-on part to the metal casting 1 via the punch rivet connection would, however, possibly lead to the formation of notches, which would cause the metal casting 1 to tear or break prematurely.
  • a base section bead 21 is formed in the sheet metal part base section 5, offset parallel to the connecting seam 19, by means of which component stresses in the sheet metal part 3 that form during the soldering process can be reduced. This can reduce the transmission of component stresses from the sheet metal part 3 to the cast metal part 1.
  • the base section bead 21 can preferably be positioned in a hidden area in order to avoid any impairment of the external appearance of the composite construction connection.
  • the base section bead 21 runs at a distance from the connecting seam 19, so that the base section bead 21 remains out of contact with the connecting seam 19 and is therefore freely deformable.
  • a flange bead 23 is formed in the sheet metal part flange 7 of the sheet metal part 3, which also relieves component stresses in the sheet metal part 3 during the welding or soldering process.
  • the flange bead 23 can no longer be deformed to relieve stress after the soldering process has taken place.
  • the flange bead 23 - in contrast to the base section bead 21 - is completely in a material connection with the weld or solder material 17 after the connecting seam 19 has been formed.
  • Both the base section bead 21 and the flange bead 23 extend over the entire seam length I of the connecting seam 19 completely continuously and without interruption.
  • the composite joint shown in Figure 1 is produced by a laser beam soldering process, as indicated in Figure 2. Accordingly, a laser beam 27 generated by a laser device 25 is guided along the connecting joint, where it melts the brazing material 29, for example a copper-silicon wire. The melted brazing material 29 flows into the joint gap 15, forming the connecting seam 19.
  • the soldering device 25 is integrated into a control loop together with an electronic control unit 31 and a detector. In the control loop, the detector records an actual process parameter x during the welding or soldering process, which correlates with the quality of the connecting seam.
  • the electrical control unit 31 is assigned a comparator module, which compares the recorded actual process parameter x with a target value z. Based on the difference between the actual process parameter x and the target value z, the control unit 31 determines a control signal y for controlling the laser device 25.
  • the detector is designed as a radiometric device.
  • This has a radiation source 35 that generates X-rays or gamma radiation and an imaging detection module 37.
  • the radiation source 35 is used as a transmitted light radiation source that illuminates the joining area.
  • the imaging detection module 37 generates a radiation intensity image of the illuminated joining area.
  • the actual process parameter is determined by evaluating the radiation intensity image and is fed to the electronic control unit 31.
  • the actual process parameter x can be a seam depth, an offset of the connecting seam to the joint path and/or a material cross-section of the soldering material 17 located in the joint gap 15.
  • FIG 3 or 4 further variants of a mixed construction connection are shown, in which the metal casting 1 and the sheet metal part 3 are welded together via weld seams 19, namely an overlap weld seam and a fillet weld running parallel thereto.
  • the sheet metal part flange 7 is divided transversely to the two weld seams 19 into an overlap segment 41 and a deformation segment 43.
  • the Overlap segment 41 overlaps with the metal casting 1 and is welded to it.
  • the deformation segment 43 of the sheet metal part flange 7 adjoining the overlap segment 41 does not overlap with the metal casting 1 and merges into the sheet metal part base section 5 at a transition edge 45.
  • the freely deformable bead 21 is formed in the deformation segment 43 of the sheet metal part flange 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischbauverbindung mit einem Metallgußteil (1) und einem Metallblechteil (3), wobei das Metallblechteil (3) einen Blechteil-Flansch (7) aufweist, der mit dem Metallgußteil (1) über eine Verbindungsnaht (19) in Schweiß- oder Lötverbindung ist, die sich über eine Nahtlänge (l) zwischen dem Metallgußteil (1) und dem Metallblechteil (3) erstreckt. Erfindungsgemäß ist im Metallblechteil (3) eine Sicke (21) parallel versetzt neben der Verbindungsnaht (19) ausgebildet, mittels der Bauteilspannungen im Metallblechteil (3) abbaubar sind.

Description

Beschreibung
Misch bauverbindunq
Die Erfindung betrifft eine Mischbauverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Prozessanordnung zur Herstellung einer solchen Mischbauverbindung nach Anspruch 9.
In der Serienfertigung von Automobilkarosserien sind Lötprozesse etabliert, bei denen das Hartlot mithilfe eines Industrielasers aufgeschmolzen wird. Das Laserstrahllöten kann zum Fügen einer Mischbauverbindung aus einem Metallgußteil und einem Metallblechteil angewendet werden.
Eine solche Mischbauverbindung weist im Gegensatz zu einer punktuellen Mischbau-Nietverbindungen die folgenden Vorteile auf: Das Laserstrahllöten ist ein nicht-zerstörender Fügeprozess, bei dem die kristalline (das heißt nicht umformfähige) Gefügestruktur des Metallgußteils nicht beeinträchtigt wird, wodurch keine Gefahr einer Kerbbildung besteht, die zu einem frühzeitigen Bauteilriss/-bruch führt. Zudem ist über die Lötnaht eine großflächige kraftübertragende Anbindung zwischen dem Metallblechteil und dem Metallgußteil realisiert, so dass mechanische Bauteilspannungen vom Metallblechteil großflächig verteilt in das Metallgußteil einleitbar sind. Dadurch ist die Gefahr von Spannungsrissen im äußerst bauteilspröden Metallgußteil reduziert. Eine gattungsgemäße Mischbauverbindung weist ein Metallgußteil und ein Metallblechteil auf. Das Metallblechteil kann als ein Winkelprofil ausgebildet, und zwar mit einem Blechteil-Basisabschnitt und einem davon abgestellten Blechteil-Flansch. Dieser kann zusammen mit dem Metallgußteil einen Fügespalt begrenzen, der im Schweiß- oder Lötprozess bis zu einer Nahttiefe mit Schweiß- oder Lötgut gefüllt wird, und zwar unter Bildung einer Verbindungsnaht, die sich über eine Nahtlänge zwischen dem Metallgußteil und dem Metallblechteil erstreckt. Aufgrund der hohen Prozesstemperatur an der Lötstelle entstehen im Metallblechteil mechanische Bauteilspannungen, die über die Verbindungsnaht auf das bauteilspröde, nicht umformfähige Metallgußteil mit kristalliner Gefügestruktur einwirken.
Aus der DE 10 2014 000 618 B4 ist eine Verbindungsnaht zwischen zwei dünnwandigen Blechbauteilen bekannt. Die beiden Blechbauteile weisen jeweils Flanschabschnitte auf, die einen Fügespalt begrenzen, der mit dem Lot gefüllt ist. In den Flanschabschnitten sind Sicken ausgebildet, die nach dem Schweiß- oder Lötprozess vollständig mit Schweiß- oder Lötgut überdeckt sind. Aus der DE 10 2015 016 513 B4 ist eine Prozessanordnung bekannt, mittels der in einem Laserstrahlschweißprozess zwei Bauteile gefügt werden. Die Schweißanlage der Prozessanordnung ist in einem Regelkreis eingebunden, um eine Schweißnaht-Qualität zu gewährleisten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mischbauverbindung mit einem Metallgußteil und einem Metallblechteil bereitzustellen, bei der im Vergleich zum Stand der Technik die auf das Metallgußteil wirkenden Bauteilspannungen in einfacher Weise reduzierbar sind.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder des Anspruches 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Nachfolgend sind Aspekte der Erfindung mit Bezug auf einen Lötprozess beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Lötprozess beschränkt. Vielmehr sind sämtliche Aspekte auch auf einen Schweißprozess übertragbar.
So geht die Erfindung von einer Mischbauverbindung mit einem Metallgußteil und einem Metallblechteil aus. Das Metallblechteil kann ein Winkelprofil mit einem Blechteil-Basisabschnitt und einem davon abgestellten Blechteil-Flansch sein. Dieser kann zusammen mit dem Metallgußteil einen Fügespalt begrenzen, der im Schweiß- oder Lötprozess bis zu einer Nahttiefe mit Schweiß- oder Lötgut gefüllt wird, und zwar unter Bildung einer Verbindungsnaht, die sich über eine Nahtlänge zwischen dem Metallgußteil und dem Metallblechteil erstreckt. Der erfindungsgemäße Schweiß- oder Lötprozess ist bevorzugt ein Laserlötprozess, bei dem der Laserstrahl entlang des Fügespalts geführt wird, wo er das Hartlot, zum Beispiel einen Kupfer-Silizium-Draht, aufschmilzt. Das aufgeschmolzene Hartlot fließt in den Fügespalt, wodurch sich die Verbindungsnaht bildet. Aufgrund der hohen Prozesstemperatur an der Lötstelle entstehen im Metallblechteil mechanische Bauteilspannungen. Um eine Übertragung dieser mechanischen Bauteilspannungen vom Metallblechteil auf das Metallgußteil zu reduzieren, kann im Blechteil-Basisabschnitt des Metallblechteils parallel versetzt neben der Verbindungsnaht eine Sicke ausgebildet sein. Mithilfe dieser Sicke können die sich im Lötprozess bildenden Bauteilspannungen abgebaut werden; dadurch wird die Übertragung von Bauteilspannungen auf das Metallgußteil reduziert.
In einer technischen Umsetzung kann die im Blechteil-Basisabschnitt ausgebildete Basisabschnitt-Sicke mit Abstand zur Verbindungsnaht verlaufen, so dass die Basisabschnitt-Sicke außer Kontakt mit der Verbindungsnaht ist. Zum weiteren Spannungsabbau kann nicht nur die Basisabschnitt-Sicke im Blechteil-Basisabschnitt des Metallblechteils bereitgestellt sein, sondern zusätzlich auch eine Flansch-Sicke im Blechteil-Flansch bereitgestellt werden. Diese kann während des Lötprozesses ebenfalls Bauteilspannungen im Metallblechteil abbauen. Die Flansch-Sicke ist - im Gegensatz zur Basisabschnitt-Sicke - nach Bildung der Verbindungsnaht vollständig von Lötgut überdeckt. Die Basisabschnitt-Sicke und die Flansch-Sicke verlaufen zueinander parallel entlang der Nahtlänge der Verbindungsnaht. Zudem ist die Basisabschnitt-Sicke (und gegebenenfalls auch die Flansch-Sicke) über die Nahtlänge der Verbindungsnaht komplett durchgängig und/oder unterbrechungsfrei. Im Gegensatz zum Metallblechteil ist das Metallgußteil frei von Sicken zum Abbau von Bauteilspannungen. Aufgrund der kristallinen Gefügestruktur kann sich das Metallgußteil während des Schweiß- oder Lötprozesses nicht umformen, sondern verbleibt vielmehr verformungsfrei.
Eine Prozessanordnung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischbauverbindung kann wie folgt realisiert sein: So kann ein Lötgerät der Prozessanordnung zusammen mit einer elektronischen Steuereinheit und einem Detektor in einem Regelkreis eingebunden sein. Im Regelkreis kann der Detektor während des Schweiß- oder Lötprozesses einen Ist-Prozessparameter erfassen, der mit der Verbindungsnaht-Qualität korreliert. Die elektronische Steuereinheit kann in Abhängigkeit vom erfassten Ist-Prozessparameter das Lötgerät mit einem Stellsignal ansteuern. Bevorzugt ist der elektrischen Steuereinheit ein Vergleicherbaustein zugeordnet, der den erfassten Ist- Prozessparameter mit einem hinterlegten Sollwert vergleicht. Die elektronische Steuereinheit kann anhand der Differenz zwischen Ist-Prozessparameter und Sollwert das Stellsignal zur Ansteuerung des Lötgeräts ermitteln.
In einer bevorzugten Realisierung kann der Detektor eine Radiometrievorrichtung sein. Diese kann aus einer, eine Röntgen- oder Gammastrahlung erzeugenden Strahlungsquelle und aus einem bildgebenden Erfassungsbaustein bestehen. Während des Schweiß- oder Lötprozesses kann die Strahlungsquelle als eine Durchlichtstrahlungsquelle eingesetzt werden, die den Fügebereich, das heißt die Lötstelle, durchleuchtet. Der bildgebende Erfassungsbaustein erzeugt von diesem durchleuchteten Fügebereich ein Strahlungsintensitätsbild. In einem Auswertebaustein wird unter Auswertung des Strahlungsintensitätsbilds der Ist-Prozessparameter ermittelt. Dieser wird zur elektronischen Steuereinheit weitergeleitet, in der der Sollwert-Zlstwert- Vergleich durchgeführt wird.
Bevorzugt kann der Ist-Prozessparameter eine Nahttiefe, ein Versatz der Verbindungsnaht zum Fugenverlauf zwischen den beiden Bauteilen und/oder ein Materialquerschnitt des Lötguts im Fügespalt sein.
Ein Nietprozess ist - genauso wie der oben beschriebene Schweißprozess - ebenfalls ein zerstörender Fügeprozess, bei dem die kristalline Gefügestruktur des Metallgußteils beeinträchtigt wird, wodurch die Gefahr einer Kerbbildung besteht, die zu einem frühzeitigen Bauteilriss-ZBruch im Metallgußteil führt.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Blechteil-Flansch quer zur Verbindungsnaht aufgeteilt sein in ein Überlappsegment und in ein Verformungssegment. Das Überlappsegment überlappt mit dem Metallgußteil und ist mit diesem in Überlapp-Schweißverbindung. Das an das Überlappsegment anschließende Verformungssegment des Blechteil- Flansches ist ohne Überdeckung mit dem Metallgußteil und geht an einer Übergangskante in den Blechteil-Basisabschnitt über. Im Verformungssegment des Blechteil-Flansches ist die Sicke ausgebildet.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen: Figuren 1 bis 4 unterschiedliche Ansichten, anhand derer die erfindungsgemäße Mischbauverbindung beschrieben ist.
In der Figur 1 ist eine fertiggestellte Mischbauverbindung gezeigt, die aus einem Metallgußteil 1 , zum Beispiel aus Metalldruckguß oder speziell aus Aluminiumdruckguß, und einem Metallblechteil 3, etwa ein Aluminium- oder Stahlblechteil, gebildet ist. In der Mischbauverbindung ist das Metallblechteil 3 als ein dünnwandiges Winkelprofil realisiert, das einen Blechteil-Basisabschnitt 5 und einen davon abgewinkelten Blechteil-Flansch 7 aufweist. Das Metallgußteil 1 ist ebenfalls als ein dünnwandiges Winkelprofil realisiert, das einen Metallgußteil-Basisabschnitt 9 und einen Metallgußteil-Flansch 11 aufweist. Die Basisabschnitte 5, 9 der beiden Fügepartner 1 , 3 gehen an einer Verbindungsfuge flächenbündig ineinander über, während zwischen den Flanschen 7, 11 der beiden Fügepartner 1 , 3 ein Fügespalt 15 definiert ist, der mit Lötgut 17 gefüllt ist. Das Lötgut 17 bildet eine Verbindungsnaht 19, die sich über eine Nahtlänge I zwischen dem Metallgußteil 1 und dem Metallblechteil 3 erstreckt.
Eine solche Mischbauverbindung findet bevorzugt bei der Fertigung von Automobilkarosserien Anwendung. Beispielhaft kann das Metallgußteil 1 ein karosserieseitiger Gußrahmen sein, an dem das Metallblechteil 3 angebunden ist. Das Metallblechteil 3 kann beispielhaft eine Seitenwand, ein Bodenblech, ein Innenverkleidungsblech oder eine Außenhaut des Fahrzeugs sein. Alternativ dazu kann das Metallblechteil 3 ein Zwischenträger sein, an dem ein weiteres Anbau-Blechteil durch ein punktuelles Stanznietverfahren befestigt ist. Eine direkte Anbindung des Anbauteils über die Stanznietverbindung am Metallgußteil 1 würde dagegen gegebenenfalls zu einer Kerbbildung führen, bei der das Metallgußteil 1 frühzeitig reißt oder bricht. Wie aus der Figur 1 weiter hervorgeht, ist im Blechteil-Basisabschnitt 5 parallel versetzt neben der Verbindungsnaht 19 eine Basisabschnitt-Sicke 21 ausgebildet, mittels der Bauteilspannungen im Metallblechteil 3 abbaubar sind, die sich während des Lötprozesses bilden. Dadurch kann eine Übertragung der Bauteilspannungen vom Metallblechteil 3 zum Metallgußteil 1 reduziert werden. Die Basisabschnitt-Sicke 21 kann bevorzugt in einem sichtgeschützten Bereich positioniert sein, um gegebenenfalls eine Beeinträchtigung des äußeren Erscheinungsbilds der Mischbauverbindung zu vermeiden.
In der Figur 1 oder 2 verläuft die Basisabschnitt-Sicke 21 mit Abstand zur Verbindungsnaht 19, so dass die Basisabschnitt-Sicke 21 außer Kontakt mit der Verbindungsnaht 19 bleibt und daher frei verformbar ist. Zudem ist im Blechteil- Flansch 7 des Metallblechteils 3 eine Flansch-Sicke 23 ausgebildet, die ebenfalls während des Schweiß- oder Lötprozesses Bauteilspannungen im Metallblechteil 3 abbaut. Im Unterschied zur Basisabschnitt-Sicke 21 ist jedoch die Flansch-Sicke 23 nach erfolgtem Lötprozess nicht mehr zum Spannungsabbau verformbar. Die Flansch-Sicke 23 ist nämlich - im Gegensatz zur Basisabschnitt-Sicke 21 - nach Bildung der Verbindungsnaht 19 vollständig in Stoffschlussverbindung mit dem Schweiß- oder Lötgut 17.
Sowohl die Basisabschnitt-Sicke 21 als auch die Flansch-Sicke 23 erstrecken sich über die gesamte Nahtlänge I der Verbindungsnaht 19 komplett durchgängig sowie unterbrechungsfrei.
Die in der Figur 1 gezeigte Mischbauverbindung wird durch ein Laserstrahl löt- Prozess hergestellt, wie es in der Figur 2 angedeutet ist. Demnach wird ein von einem Lasergerät 25 erzeugter Laserstrahl 27 entlang der Verbindungsfuge geführt, wo er das Hartlot 29, zum Beispiel ein Kupfer-Silizium-Draht, aufschmilzt. Das aufgeschmolzene Hartlot 29 fließt in den Fügespalt 15, und zwar unter Bildung der Verbindungsnaht 19. Gemäß der Figur 2 ist das Lötgerät 25 zusammen mit einer elektronischen Steuereinheit 31 sowie einem Detektor in einem Regelkreis eingebunden. In dem Regelkreis erfasst der Detektor während des Schweiß- oder Lötprozesses einen Ist-Prozessparameter x, der mit der Verbindungsnaht-Qualität korreliert. Der elektrischen Steuereinheit 31 ist Vergleicherbaustein zugeordnet, der den erfassten Ist-Prozessparameter x mit einem Sollwert z vergleicht. Anhand der Differenz zwischen dem Ist-Prozessparameter x und dem Sollwert z ermittelt die Steuereinheit 31 ein Stellsignal y zur Ansteuerung des Lasergeräts 25.
In der Figur 2 ist der Detektor als eine Radiometrievorrichtung ausgebildet. Diese weist eine Strahlungsquelle 35, die Röntgen- oder Gammastrahlung erzeugt, und einen bildgebenden Erfassungsbaustein 37 auf. Während des Lötprozesses wird die Strahlungsquelle 35 als eine Durchlichtstrahlungsquelle eingesetzt, die den Fügebereich durchleuchtet. Der bildgebende Erfassungsbaustein 37 erzeugt von dem durchleuchteten Fügebereich ein Strahlungsintensitätsbild. In einem nachgeschalteten Auswertebaustein 39 wird unter Auswertung des Strahlungsintensitätsbilds der Ist-Prozessparameter ermittelt, der zur elektronischen Steuereinheit 31 geführt wird.
Beispielhaft kann der Ist-Prozessparameter x eine Nahttiefe, ein Versatz der Verbindungsnaht zum Fugenverlauf und/oder ein Materialquerschnitt des im Fügespalt 15 befindlichen Lötguts 17 sein.
In der Figur 3 oder 4 sind weitere Ausführungsvarianten einer Mischbauverbindung gezeigt, bei der das Metallgußteil 1 und das Metallblechteil 3 über Schweißnähte 19, nämlich eine Überlapp-Schweißnaht und eine parallel dazu verlaufende Kehlnaht, miteinander verschweißt sind. Gemäß den Figur 3 oder 4 ist der Blechteil-Flansch 7 quer zu den beiden Schweißnähten 19 aufgeteilt in ein Überlappsegment 41 und in ein Verformungssegment 43. Das Überlappsegment 41 überlappt mit dem Metallgußteil 1 und ist mit diesem in Schweißverbindung. Das an das Überlappsegment 41 anschließende Verformungssegment 43 des Blechteil-Flansches 7 ist ohne Überdeckung mit dem Metallgußteil 1 und geht an einer Übergangskante 45 in den Blechteil- Basisabschnitt 5 über. Im Verformungssegment 43 des Blechteil-Flansches 7 ist die frei verformbare Sicke 21 ausgebildet.
Bezuqszeichenliste
I Metallgußteil
3 Metallblechteil
5 Blechteil-Basisabschnitt
7 Blechteil-Flansch
9 Metallgußteil-Basisabschnitt
I I Metallgußteil-Flansch
15 Fügespalt
17 Schweiß- oder Lötgut
19 Verbindungsnaht
21 Basisabschnitt-Sicke
23 Flansch-Sicke
25 Lötgerät
27 Laserstrahl
29 Hartlot
31 Steuereinheit
35 Strahlungsquelle
37 bildgebender Erfassungsbaustein
39 Auswertebaustein
41 Überlappsegment
43 Verformungssegment
45 Übergangskante
I Nahtlänge

Claims

Patentansprüche
1. Mischbauverbindung mit einem Metallgußteil (1) und einem Metallblechteil (3), wobei das Metallblechteil (3) einen Blechteil-Flansch (7) aufweist, der mit dem Metallgußteil (1) über eine Verbindungsnaht (19) in Schweiß- oder Lötverbindung ist, die sich über eine Nahtlänge (I) zwischen dem Metallgußteil (1) und dem Metallblechteil (3) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass im Metallblechteil (3) eine Sicke (21 ) parallel versetzt neben der Verbindungsnaht (19) ausgebildet ist, mittels der Bauteilspannungen im Metallblechteil (3) abbaubar sind, die sich insbesondere während des Schweiß- oder Lötprozesses aufgrund von Wärmeausdehnung oder in der fertiggestellten Mischbauverbindung bilden, so dass eine Übertragung von Bauteilspannungen vom Metallblechteil (3) zum Metallgußteil (1 ) reduziert ist.
2. Mischbauverbindung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (21) mit Abstand zur Verbindungsnaht (19) verläuft, so dass die Sicke (21) außer Kontakt mit der Verbindungsnaht (19) ist.
3. Mischbauverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Blechteil-Flansch (7) eine Flansch-Sicke (23) ausgebildet ist, die während des Schweiß- oder Lötprozesses Bauteilspannungen im Metallblechteil (3) abbaut, und dass insbesondere die Flansch-Sicke (23) nach Bildung der Verbindungsnaht (19) vollständig in Stoffschlussverbindung mit dem Schweiß- oder Lötgut (17) ist.
4. Mischbauverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblechteil (3) ein Winkelprofil mit einem Blechteil-Basisabschnitt (5) und dem davon abgestellten Blechteil-Flansch (7) aufweist, und dass insbesondere der Blechteil- Flansch (7) zusammen mit dem Metallgußteil (1 ) einen Fügespalt (15) begrenzt, der im Schweiß- oder Lötprozess bis zu einer Nahttiefe mit Schweiß- oder Lötgut (17) füllbar ist, und zwar unter Bildung der Verbindungsnaht (19).
5. Mischbauverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgußteil (1) ein Winkelprofil mit einem Metallgußteil-Basisabschnitt (9) und dem davon abgestellten Metallgußteil-Flansch (11) ist, und dass insbesondere der Metallgußteil- Flansch (1 1) zusammen mit dem Blechteil-Flansch (7) den Fügespalt (15) begrenzt, und/oder dass der Schweiß- oder Lötprozess ein Laserprozess ist.
6. Mischbauverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechteil-Flansch (7) quer zur Verbindungsnaht (19) aufgeteilt ist in ein Überlappsegment (41), das mit dem Metallgußteil (1) überlappt sowie mit diesem in Überlapp-Schweiß/Lötverbindung ist, und in einen daran anschließenden Verformungssegment (43), das ohne Überdeckung mit dem Metallgußteil (1 ) ist und an einer Übergangskante (45) in den Blechteil-Basisabschnitt (5) übergeht, und dass insbesondere die Sicke (21 ) im Verformungssegment (43) des Blechteil- Flansches (7) ausgebildet ist.
7. Mischbauverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (21) und/oder die Flansch- Sicke (23) über die Nahtlänge (I) der Verbindungsnaht (19) komplett durchgängig und/oder unterbrechungsfrei verlaufen.
8. Mischbauverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgußteil (1) frei von Sicken zum Abbau von Bauteilspannungen ist.
9. Prozessanordnung zur Herstellung einer Mischbauverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Schweiß- oder Lötgerät (25), das zusammen mit einer elektronischen Steuereinheit (31 ) und einem Detektor in einem Regelkreis eingebunden ist, und dass insbesondere in dem Regelkreis der Detektor während des Schweißoder Lötprozesses einen Ist-Prozessparameter (x) erfasst, der mit der Verbindungsnaht-Qualität korreliert, und dass die elektronische Steuereinheit (31 ) in Abhängigkeit vom erfassten Ist-Prozessparameter (x) das Schweiß- oder Lötgerät (25) mit einem Stellsignal (y) ansteuert, und dass insbesondere der elektronischen Steuereinheit (31) ein Vergleicherbaustein zugeordnet ist, der den erfassten Ist- Prozesstemperatur (x) mit einem Sollwert (z) vergleicht, und dass die elektronische Steuereinheit (31) anhand der Differenz zwischen Ist- Prozessparameter (x) und Sollwert (z) das Stellsignal (y) zur Ansteuerung des Lasergeräts (25) ermittelt.
10. Prozessanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor eine Radiometrievorrichtung ist, die aus einer, eine Röntgen- oder Gammastrahlung erzeugenden Strahlungsquelle (35) und aus einem bildgebenden Erfassungsbaustein (37) besteht, und dass während des Schweiß- oder Lötprozesses die Strahlungsquelle (35) als Durchlichtstrahlungsquelle eingesetzt ist, die den Fügebereich durchleuchtet, und dass der bildgebenden Erfassungsbaustein (37) vom durchleuchteten Fügebereich ein Strahlungsintensitätsbild erzeugt, und dass in einem Auswertebaustein (39) unter Auswertung des Strahlungsintensitätsbilds der Ist-Prozessparameter ermittelbar ist, der zur elektronischen Steuereinheit (31) weiterleiterbar ist, und/oder dass der Ist-Prozessparameter (x) eine Nahttiefe, ein Versatz der
Verbindungsnaht (19) zum Fugenverlauf zwischen den Bauteilen (1 , 3) und/oder ein Materialquerschnitt des Schweiß- oder Lötguts (17) im Fügespalt (15) ist.
PCT/EP2024/064801 2023-06-06 2024-05-29 Mischbauverbindung Ceased WO2024251590A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202480021284.4A CN120897816A (zh) 2023-06-06 2024-05-29 混合结构连接组件

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023114823.0 2023-06-06
DE102023114823.0A DE102023114823A1 (de) 2023-06-06 2023-06-06 Mischbauverbindung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024251590A1 true WO2024251590A1 (de) 2024-12-12

Family

ID=91376981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2024/064801 Ceased WO2024251590A1 (de) 2023-06-06 2024-05-29 Mischbauverbindung

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN120897816A (de)
DE (1) DE102023114823A1 (de)
WO (1) WO2024251590A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES3050123T3 (en) * 2023-10-12 2025-12-19 Benteler Automobiltechnik Gmbh Method for the production of a motor vehicle component

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19928537A1 (de) * 1999-06-22 2001-01-04 Volkswagen Ag Verbundlenkerachse
EP1203678A2 (de) * 2000-11-03 2002-05-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gussteil als Krafteinleitungsstelle zur Befestigung einer tragenden Struktur für Karosseriebauteile
EP0921052B1 (de) * 1997-12-06 2004-09-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbundbauteil mit mindestens einem Gussteil aus einem Leichtmetallwerkstoff
DE102014000618B4 (de) 2014-01-18 2016-09-22 Audi Ag Verbindungsnaht zwischen zwei dünnwandigen Blechbauteilen
DE102015016513B4 (de) 2015-12-18 2021-08-05 Audi Ag Online-Prozessüberwachung und Online-Prozessregelung beim Verfahren zum form- oder stoffschlüssigen Verbinden zumindest zweier Bauteile durch ein Fügeverfahren mittels einer Radiometrievorrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2011339365B2 (en) * 2010-12-06 2016-02-11 Honda Motor Co., Ltd. Subframe structure
DE102011006364A1 (de) * 2010-12-06 2013-03-21 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, Verwendung elektromagnetischen Pulsumformens zum Herstellen einer Verbindung, Kraftfahrzeugsitz, Kraftfahrzeugtür sowie Kraftfahrzeug
DE102018128402A1 (de) * 2018-11-13 2020-05-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Laserschweißverbindung
DE102019219743A1 (de) * 2019-12-16 2021-06-17 PLR Prüftechnik Linke & Rühe GmbH Verfahren zur Charakterisierung einer Schweißnaht
DE102020215071A1 (de) * 2020-11-30 2022-06-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Batterieelements
DE102021207519A1 (de) * 2021-07-14 2023-01-19 Technische Universität München, Körperschaft des öffentlichen Rechts Methode zur 3D-Charakterisierung von Schweißnähten im Hinblick auf Defekte und die Schweißnahtgeometrie

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0921052B1 (de) * 1997-12-06 2004-09-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbundbauteil mit mindestens einem Gussteil aus einem Leichtmetallwerkstoff
DE19928537A1 (de) * 1999-06-22 2001-01-04 Volkswagen Ag Verbundlenkerachse
EP1203678A2 (de) * 2000-11-03 2002-05-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Gussteil als Krafteinleitungsstelle zur Befestigung einer tragenden Struktur für Karosseriebauteile
DE102014000618B4 (de) 2014-01-18 2016-09-22 Audi Ag Verbindungsnaht zwischen zwei dünnwandigen Blechbauteilen
DE102015016513B4 (de) 2015-12-18 2021-08-05 Audi Ag Online-Prozessüberwachung und Online-Prozessregelung beim Verfahren zum form- oder stoffschlüssigen Verbinden zumindest zweier Bauteile durch ein Fügeverfahren mittels einer Radiometrievorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023114823A1 (de) 2024-12-12
CN120897816A (zh) 2025-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2195226B1 (de) Verfahren zur herstellung eines weitestgehend flächenförmigen bauteileverbundes und weitestgehend flächenförmiger bauteileverbund dazu
EP2509742B1 (de) VERFAHREN ZUM VERSCHWEIßEN VON ZWEI METALLBAUTEILEN
EP0519223B1 (de) Gasdichte Verbindung zwischen Rohren kleinen Durchmessers sowie Verfahren und Anlage zu deren Herstellung
EP2248623B1 (de) Karosseriestruktur mit einer pressgehärteten B-Säule
EP2072343A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Stoßfängers und Stoßfänger
WO2024251590A1 (de) Mischbauverbindung
EP1115530B1 (de) Schweller-fahrzeugboden- und radhaus-verbundkarosserieteile aus stahl und leichtmetallen
EP2948327A1 (de) Zwischenschale für eine kraftfahrzeugtür, verfahren zur herstellung zwischenschale und tür für ein kraftfahrzeug
EP1613446B1 (de) Verfahren zur herstellung von anbauteilen für ein kraftfahrz eung und nach diesem verfahren hergestellte anbauteile
DE102014017921B4 (de) Bauteilanordnung sowie Verfahren zur Herstellung der Bauteilanordnung
WO2017167466A1 (de) Bauteilanordnung mit entgasungshohlraum zwischen zwei überlappenden blechen und verfahren zum laserstrahlschweissen
DE4234339A1 (de) Verfahren zum Laserstrahlschweißen überlappender Bleche und Vorrichtung zu dessen Durchführung
EP2729679A1 (de) Verfahren zur herstellung einer abgasanlage sowie abgasanlage
DE102017201872A1 (de) Verfahren zum thermischen Fügen eines Bauteilverbundes und Bauteilverbund
DE102016222402A1 (de) Verfahren zum Verschweißen von Bauteilen mittels Laserstrahlung und Verwendung des Verfahrens
EP1350590B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Tiefschweissmode-Strahlschweissen mit Hilfe mindestens eines Warmenstrahls und eines Zusatzwerkstoffes
DE19640754B4 (de) Strahlgeschweißter Verbund eines Karosseriebleches mit einem Rollprofil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10131883B4 (de) Verfahren zum Verschweißen von Metallbauteilen
EP2196279A2 (de) Schmelzfügeverfahren und -vorrichtung zur Herstellung einer Kehlnaht
DE102019220106A1 (de) Falzverbindungsanordnung
DE102019211647B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung durch Laserstrahllöten
DE102018215366A1 (de) Fahrzeugkarosserie
DE19605928A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verbindung von Außenhautblechen
EP3433050B1 (de) Verfahren zur herstellung einer fuegeverbindung durch schweissen und nach dem verfahren hergestellte fuegeverbindung
WO1999037523A1 (de) Verfahren zum verbinden von fahrzeugteilen, und nach diesem verfahren verbundene fahrzeugteile

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24730921

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: CN2024800212844

Country of ref document: CN

Ref document number: 202480021284.4

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 202480021284.4

Country of ref document: CN