DE19640754A1

DE19640754A1 - Radiation-welded bond to join bodywork panel to rolled strip

Info

Publication number: DE19640754A1
Application number: DE19640754A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Welsch; Conrad Oehlerking
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-10-14
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2016-10-03
Also published as: DE19640754B4

Abstract

The radiation-welded bond has the joint gap of the rolled strip (1) positioned in the preset connection zone of the bodywork panel (3). In this position, it is welded by radiation welding to the rolled strip in the region of the joint gap (2). The rolled strip should preferably be closed by welding at the same time. An edge part of the bodywork panel which is to be connected to the rolled strip may be laid against a zone reinforced by deformation before being welded to it. The joint gap may be formed by a flush abutment, which is covered by the bodywork panel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbund eines Karosseriebleches mit einem Rollprofil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a composite of a body panel with a rolling profile the preamble of claim 1 and a method for its production.

Es ist bekannt, daß das Verbinden von Blechen mit einteiligen flanschlosen Hohlprofilen, die beispielsweise durch Rollen, Innenhochdruckumformen oder Strangpressen herge stellt sind, mit den im Karosseriebau üblichen Fügeverfahren Schwierigkeiten bereitet. Bei CO₂-Naht-Schweißungen wird sehr viel Wärme in die Bauteile eingebracht, was zu Verzug führen kann. Punktschweißen und Stanznieten können nicht angewendet werden, da diese Verfahren eine beidseitige Zugänglichkeit der Fügestelle erfordern. Rollprofile müssen vor dem Anschluß von Blechen geschlossen werden, um einen Verzug zu verhindern bzw. zu minimieren.It is known that the joining of sheets with one-piece flangeless hollow profiles, for example by rolling, hydroforming or extrusion are difficult with the usual joining processes in body construction. With CO₂ seam welding, a lot of heat is introduced into the components, which leads to Default. Spot welding and punch rivets cannot be used because these procedures require access to the joint from both sides. Roll profiles must be closed before connecting sheet metal to one To prevent or minimize delay.

Weiterhin ist es bekannt, daß mit dem Strahlschweißen, bei dem das Aufschmelzen der Werkstoffe der miteinander zu verbindenden Blechteile entlang des Fügespaltes durch die eingebrachte Wärmeenergie eines Strahls hoher Energiedichte bewirkt wird, einseitig geschweißte, nicht durchdringende verdeckte Nähte für ästhetisch exponierte Bauteile bzw. Karosseriebereiche hergestellt werden können. Aber auch für tragende Karosserie bauteile werden das Laser- und Elektronenstrahlschweißen in verstärktem Maße einge setzt.Furthermore, it is known that with beam welding, in which the melting of the Materials of the sheet metal parts to be joined together along the joining gap the introduced thermal energy of a beam of high energy density is effected unilaterally welded, non-penetrating hidden seams for aesthetically exposed components or body areas can be produced. But also for load-bearing bodies Components, laser and electron beam welding are increasingly used puts.

Das Strahlschweißen dünner Bleche hat gegenüber dem Widerstandspunktschweißen eine Reihe von Vorteilen. Diese sind durch die hohe Energiedichte des Laser- oder Elektronenstrahls gegeben, die eine hohe Schweißgeschwindigkeit bei relativ geringer Wärmeeinbringung erlaubt, so daß ein nur geringer Verzug und begrenzte Eigen spannungen auftreten. Artfremde Legierungen können miteinander verbunden werden. Die erzeugten Bauteile sind weiter umformbar. Die ununterbrochene Schweißnaht führt zu einer höheren Steifigkeit und Festigkeit des Bauteils, insbesondere bei schwingender Beanspruchung. Allerdings erfordert die Anwendung des Strahlschweißens - in der Regel auf zusätzliches Material erfordernden und eigens hergerichteten Flanschen - eine erhöhte Positioniergenauigkeit und, damit verbunden, eine ausgefeilte Spanntechnik sowie eine besondere Fügestellenvorbereitung, um die im Fügebereich sehr stark reduzierten Toleranzen einhalten zu können, die die Anwendung des Strahlschweißens überhaupt erst ermöglichen.The beam welding of thin sheets has compared to the resistance spot welding a number of advantages. These are due to the high energy density of the laser or Given electron beam, which has a high welding speed at a relatively low Heat input allowed, so that only a small delay and limited property tensions occur. Alloys of a different type can be joined together. The components produced can be further shaped. The continuous weld leads to a higher stiffness and strength of the component, especially when vibrating Stress. However, the use of beam welding requires - in the As a rule, flanges that require additional material and have been specially prepared - one increased positioning accuracy and, associated with this, a sophisticated clamping technology as well as a special joint preparation to make it very strong in the joint area to be able to comply with reduced tolerances, which is the application of beam welding enable in the first place.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen strahlgeschweißten Verbund eines Karosserie bauteils mit einem Rollprofil zu schaffen, der bei Beachtung der vorstehend genannten Aspekte mit reduziertem Aufwand und gewichtsreduziert herstellbar ist.The object of the invention is a beam-welded composite of a body to create component with a rolling profile, taking into account the above Aspects can be produced with reduced effort and reduced weight.

Die Aufgabe wird bei einem Verbund eines Karosseriebleches mit einem Rollprofil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß der Fügespalt des Rollprofils in den Bereich seines Umfanges gelegt ist, in dem das Karosserieblech flanschlos angeschlossen werden soll, und zwar in besonders vorteilhafter Weise so, daß durch die Strahlschweißverbindung desselben mit dem Rollprofil zugleich das Rollprofil selbst mit geschlossen wird. Eine Gewichtseinsparung am Verbund ergibt sich durch den Verzicht auf nach außen abgestellte Flansche am Rollprofil zum Anschweißen des Karosseriebleches.The task is carried out with a composite of a body sheet with a rolling profile the preamble of claim 1 solved in that the joining gap of Roll profile is placed in the area of its circumference in which the body panel to be connected flangeless, in a particularly advantageous manner, that by the same beam welding connection with the rolling profile at the same time Roll profile itself is closed with. This saves weight on the composite by dispensing with flanges on the rolling profile that are turned outwards for welding of the body panel.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung sieht vor, daß der Fügespalt des Rollprofils durch einen stumpfen Fügestoß gebildet ist und daß eine einzige Strahlschweißnaht so gelegt ist, daß sowohl die Verbindung des Karosseriebleches mit dem Rollprofil als auch die Schließung des Rollprofils bewirkt ist.A particularly advantageous arrangement provides that the joint gap of the rolling profile through a butt joint is formed and that a single beam weld is placed is that both the connection of the body panel with the rolling profile and the Closure of the roll profile is effected.

Aber auch die Fügeanordnung nach Anspruch 3 oder 4 ist vorteilhaft, nach der die Ver bindung des Karosseriebleches mit dem Rollprofil durch eine Schweißnaht auf beiden Seiten des stumpfen Fügestoßes bewirkt ist. Diese Anordnung zeichnet sich durch eine erhöhte Festigkeit und Zuverlässigkeit aus.But also the joining arrangement according to claim 3 or 4 is advantageous, according to which the Ver Binding the body panel to the rolling profile by means of a weld seam on both Sides of the butt joint is effected. This arrangement is characterized by a increased strength and reliability.

Der Fügespalt des Rollprofils kann auch durch einen Überlappstoß gebildet sein. Das Karosserieblech kann dann auf oder zwischen den sich überlappenden Enden des Roll profils angeordnet und durch eine Strahlschweißnaht mit beiden Enden verbunden sein, wodurch das Rollprofil ebenfalls geschlossen ist. Bei der Anordnung des Karosserie bleches zwischen den Enden kann sich eine vorteilhafte Spannwirkung dadurch ergeben, daß der vorbestimmte Spalt zwischen den sich überlappenden Enden kleiner als die Dicke des Karosseriebleches ist. The joint gap of the rolling profile can also be formed by an overlap joint. The Body panel can then be on or between the overlapping ends of the roll profiles and be connected to both ends by a beam weld seam, whereby the rolling profile is also closed. When arranging the body sheet between the ends can have an advantageous tensioning effect, that the predetermined gap between the overlapping ends is smaller than that Is the thickness of the body panel.

Die Maßnahme nach Anspruch 6 dient den erhöhten Anforderungen an die Positioniergenauigkeit beim Strahlschweißen, wobei die Ausbildung einer Anschlagstufe oder einer Sicke als Positioniermittel für das Karosserieblech an einem vorbestimmten Ende der Rollprofils eine vorzügliche Variante darstellt, da diese Positioniermittel auf einfache Weise in das Rollprofil beim Rollprozeß einbringbar sind.The measure according to claim 6 serves the increased requirements for Positioning accuracy in beam welding, the formation of a stop step or a bead as a positioning means for the body panel at a predetermined End of the roll profile represents an excellent variant, since this positioning means on can be easily introduced into the rolling profile during the rolling process.

Die Maßnahme nach Anspruch 8 ermöglicht in einfacher Weise das Erkennen eines vorbestimmten Schweißnahtverlaufs und dient damit der Steuerung des Strahlschweiß gerätes. Alternativ zu diesem Merkmal kann bei der Rollprofilherstellung auch eine für ein Sensorsystem erkennbare andere Orientierungshilfe an dem Rollprofil angeordnet werden, beispielsweise ein Hell/Dunkel-Kontrast.The measure according to claim 8 enables the detection of a in a simple manner predetermined weld seam course and thus serves to control the beam welding device. As an alternative to this feature, one for a sensor system recognizable other orientation aid arranged on the rolling profile a light / dark contrast.

Das im Anspruch 9 enthaltene Merkmal dient in vorteilhafter Weise der Entweichung der Zinkgase beim Anschließen von verzinkten Karosserieblechen in Rollprofile.The feature contained in claim 9 advantageously serves to escape the Zinc gases when connecting galvanized body panels in rolled profiles.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen schematisch:The invention is explained below using exemplary embodiments. In the the accompanying drawing shows schematically:

Fig. 1 die Anordnung eines Karosseriebleches an einem Rollprofil für einen erfindungsgemäßen lasergeschweißten Verbund mit stumpfem Fügestoß, Fig. 1 shows the arrangement of a body panel on a roll profile for an inventive laser-welded composite blunt joining shock,

Fig. 1a bis 1c Laserschweißverbindungen dieses Verbundes, FIG. 1a to 1c laser welds of this composite,

Fig. 1d eine Draufsicht auf die Laserschweißverbindung nach Fig. 1c, Fig. 1d shows a top view of the laser weld joint according to Fig. 1c,

Fig. 2 die Anordnung eines Karosseriebleches an einem Rollprofil mit Überlappstoß für einen erfindungsgemäßen lasergeschweißten Verbund, Fig. 2 shows the arrangement of a body panel on a roll profile with the lap joint of an inventive laser-welded composite,

Fig. 2a und 2b Laserschweißverbindungen für diesen Verbund, FIGS. 2a and 2b laser welds for this composite,

Fig. 2c eine abgewandelte Ausführungsform für die in Fig. 2 dargestellte Variante, Fig. 2c shows a modified embodiment for the embodiment shown in Fig. 2 variant

Fig. 3 eine weitere Anordnungsvariante eines Karosseriebleches an einem Rollprofil mit Überlappstoß und Fig. 3 shows a further arrangement variant of a body panel on a rolling profile with lap joint and

Fig. 3a die zugehörige Laserschweißverbindung. Fig. 3a the associated laser weld joint.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen laserge schweißten Verbundes eines Karosseriebleches mit einem Rollprofil weist das Rollprofil 1 einen durch einen stumpfen Stoß gebildeten Fügespalt 2 auf, der von einem anzu schließenden Karosseriebauteil 3 überdeckt ist. An dem zeichnungsgemäß linken Ende des Rollprofils 1 ist im Abstand und parallel zum Fügespalt 2 eine Sicke 4 angeordnet, die als Anschlag für das Karosserieblech 3 und als Positioniermittel für die Laser schweißanordnung dient. Die Verbindung des Karosseriebleches 3 mit dem Rollprofil ist durch eine einzige Laserschweißnaht 5 oder durch zwei Laserschweißnähte 6 und 7 gegeben. Letztere sind zu beiden Seiten des Fügespaltes ausgebildet, wie Fig. 1b zeigt. Diese Laserschweißnähte 6 und 7 sind in den Fig. 1c und 1d als Stepp-Nähte mit den Stepps 6a und 7a ausgeführt.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1 of a laser-welded composite of a body panel with a rolling profile according to the invention, the rolling profile 1 has a joining gap 2 formed by a butt joint, which is covered by a body component 3 to be closed. At the left end of the rolling profile 1 according to the drawing, a bead 4 is arranged at a distance and parallel to the joining gap 2, which bead serves as a stop for the body panel 3 and as a positioning means for the laser welding arrangement. The connection of the body panel 3 to the rolling profile is provided by a single laser weld 5 or by two laser welds 6 and 7 . The latter are formed on both sides of the joint gap, as shown in Fig. 1b. These laser welding seams 6 and 7 are shown in FIGS. 1c and 1d as stitched seams with the stitching 6 a and 7 a.

Bei den in den Fig. 1a bis 1d gezeigten Ausführungen eines laserstrahlgeschweißten Verbundes ist das Karosserieblech 3 jeweils flanschlos mit dem Rollprofil 1 verschweißt, wobei dieses durch die Laserschweißverbindung direkt (Fig. 1a) oder indirekt (Fig. 1b bis 1d) geschlossen ist. Der Fügespalt 2 ist am Rollprofil 1 durch entsprechende Vorkeh rungen in dessen Herstellungsprozeß im vorbestimmten Anschlußbereich des Karos seriebleches 3 ausgebildet.In the embodiments of a laser-welded composite shown in FIGS . 1a to 1d, the body panel 3 is welded to the rolling profile 1 without flanges, the latter being closed directly ( FIG. 1a) or indirectly ( FIGS. 1b to 1d) by the laser welding connection. The joining gap 2 is formed on the rolling profile 1 by appropriate precautions in its manufacturing process in the predetermined connection area of the checker sheet 3 .

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weist das Rollprofil 1 einen durch einen Überlappstoß gebildeten Fügespalt 8 auf, der in dem vorbestimmten Anschlußbereich des Karosseriebleches 3 an der zeichnungsgemäß rechten oberen Kante des Rollprofils 1 ausgebildet ist. Am überlappenden Ende des Rollprofils 1 ist eine parallel zur Kante des Rollprofils 1 und damit auch parallel zum Fügespalt 8 ausgerichtete Sicke 9 angeordnet, die als Anschlag für das Karosserieblech 3 und damit als Positioniermittel für die Laser schweißanordnung dient. Das Karosserieblech 3 ist auf dem Überlappstoß und damit über dem Fügespalt 8 angeordnet. Die Fig. 2a und 2b zeigen, daß das Karosserieblech 3 bei dieser Anordnung durch eine einzige Laserschweißnaht 5 mit dem Rollprofil 1 ver bunden ist, durch die das Rollprofil 1 zugleich verschlossen ist. Bei der Ausführung nach Fig. 2b ist die Schweißnaht an der an der Sicke 9 anliegenden Kante des Karosserie bleches 3 ausgebildet.In the embodiment shown in FIG. 2, the rolling profile 1 has a joint gap 8 formed by an overlap joint, which is formed in the predetermined connection area of the body panel 3 on the upper right edge of the rolling profile 1 as shown in the drawing. At the overlapping end of the roll profile 1 is a parallel to the edge of the roll profile 1 and thus also parallel to the joining gap 8 aligned bead 9 is arranged, which serves as a stop for the body panel 3 and thus as a positioning means for the laser welding arrangement. The body panel 3 is arranged on the lap joint and thus above the joint gap 8 . FIGS. 2a and 2b show that the body sheet 3 in this arrangement ver by a single laser weld seam 5 with the rolling profile 1 is connected, through which the rolled profile 1 is also closed. In the embodiment according to FIG. 2b, the weld seam is formed on the edge of the body panel 3 resting on the bead 9 .

Das in Fig. 2c dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt für das Rollprofil 1 eine vom Anschluß des Karosseriebleches 3 entfernt angeordnete Strahlschweißnaht 5a. Das so erzeugte Hohlprofil ist flanschlos und nimmt einen Randbereich 3a des Karos seriebleches 3 an einem durch Umformung versteiften Eckbereich 1a auf. Auf diese Weise wird ein sehr formstabiler Verbund erzeugt.The embodiment shown in FIG. 2c shows for the rolling profile 1 a beam welding seam 5 a arranged at a distance from the connection of the body panel 3 . The hollow profile produced in this way is flangeless and takes up an edge region 3 a of the check sheet 3 on a corner region 1 a stiffened by deformation. This creates a very dimensionally stable bond.

Alternativ dazu ist das Karosserieblech bei der Ausführung gemäß Fig. 3 und 3a zwischen den den Überlappstoß bildenden Enden des Rollprofils 1 angeordnet, wobei das überlappende Ende eine nach dem Innern des Rollprofils ausgebildete Sicke 10 als Positioniermittel für das Karosserieblech 3 aufweist. Die Ausführung ist im Hinblick auf die Spannanordnung für den Schweißprozeß vorteilhaft.Alternatively, the body panel in the embodiment according to FIG. 3 and 3a disposed between the forming the lap joint ends of the rolling profile 1, wherein the overlapping end having an opening formed to the interior of the roll profile bead 10 as positioning means for the body panel 3. The design is advantageous with regard to the clamping arrangement for the welding process.

Die Herstellung eines solchen laserstrahlgeschweißten Verbundes beginnt mit der Herstellung eines Rollprofils 1 in einem Rollprozeß, in dem das blechförmige Ausgangs material um eine parallel zur Vorschubrichtung ausgerichtete Achse in mehreren Ab schnitten zu dem vorbestimmten Profil verformt wird. Dabei entsteht ein Profil mit einem nicht geschlossenen Fügespalt, dessen Lage im Profil durch entsprechende Vorkehrungen an den Rollwerkzeugen vorbestimmbar ist. Der Fügespalt wird nun erfindungsgemäß in dem vorbestimmten Anschlußbereich des Karosseriebleches als stumpfer Stoß oder Überlappstoß der beiden freien Profilenden ausgebildet. Das auf diese Weise hergestellte Rollprofil mit dem im vorgesehenen Anordnungsbereich des Karosseriebleches ausgebildeten Fügespalt wird zusammen mit dem Karosserieblech durch geeignete Spannmittel fixiert, derart, daß das Karosserieblech den Fügespalt überdeckt oder bei einem Überlappstoß zwischen den sich überlappenden Enden des Rollprofils angeordnet ist, und anschließend werden beide Bauteile miteinander laser strahlverschweißt, wobei zugleich der Fügespalt des Rollprofils geschlossen wird.The manufacture of such a laser-welded composite begins with the manufacture of a rolling profile 1 in a rolling process in which the sheet-like starting material is cut in several sections from an axis aligned parallel to the direction of advance to the predetermined profile. This creates a profile with an unclosed joint gap, the position of which in the profile can be predetermined by appropriate precautions on the rolling tools. The joining gap is now formed according to the invention in the predetermined connection area of the body panel as a butt joint or overlap joint of the two free profile ends. The roll profile produced in this way, with the joint gap formed in the intended arrangement area of the body panel, is fixed together with the body panel by suitable tensioning means, such that the body panel covers the joint gap or is arranged between the overlapping ends of the roll profile in the event of an overlap joint, and then Both components are laser welded together, at the same time closing the joint gap of the roll profile.

Claims

1. beam-welded composite of a body panel with a rolling profile, in which the rolling profile has a joining gap, characterized in that the joining gap ( 2 ; 8 ) of the rolling profile ( 1 ) is positioned in the predetermined connection region of the body panel ( 3 ), and that the body panel ( 3 ) in the area of the joint gap ( 2 ; 8 ) with the rolling profile ( 1 ) without a flange by means of beam welding ( 5 ; 6 ; 7 ).

2. Beam-welded composite according to claim 1, characterized in that at the same time the rolling profile ( 1 ) is closed by the beam welding ( 5 , 6 , 7 ) carried out to produce the flangeless connection.

3. beam welded composite according to claim 1 or 2, characterized in that one with the rolling profile ( 1 ) to be connected to the edge portion ( 3 a) of the body panel ( 3 ) on a stiffened area by deformation ( 1 a) for beam welding.

4. beam welded composite according to claim 2, characterized in that the joining gap ( 2 ) is formed by a blunt butt and the body panel ( 3 ) is arranged to cover this, and that a single beam weld seam ( 5 ) is placed so that by this at the same time the connection of the body panel ( 3 ) with the rolling profile ( 1 ) and the closing of the rolling profile ( 1 ) is effected.

5. beam welded composite according to claim 2, characterized in that the joint gap ( 2 ) is formed by a butt joint and the body panel ( 3 ) is arranged to cover this, and that on both sides of the joint gap ( 2 ) a beam weld ( 6 , 7th ) is placed.

6. beam welded composite according to claim 5, characterized in that the two beam welds ( 6 , 7 ) are formed as quilting seams with staggered steps ( 6 a, 7 a).

7. beam welded composite according to claim 2, characterized in that the joining gap (8) is formed by an overlap joint, that the body panel (3) is arranged on or between the overlapping ends of the rolling section (1), and that the connection of Body sheet metal ( 3 ) with the rolling profile ( 1 ) and the closing thereof is effected by a single beam weld seam ( 5 ).

8. beam-welded composite according to one of the preceding claims, characterized in that the rolling profile ( 1 ) has at least one positioning means for the body panel ( 3 ).

9. beam-welded composite according to claim 8, characterized in that as a positioning means at a predetermined end of the rolling profile ( 1 ) for joining gap ( 2 ; 8 ) parallel stop step or bead ( 4 , 9 , 10 ) is arranged.

10. Beam-welded composite according to one of the preceding claims, characterized in that at a distance from the joining gap at a predetermined end of the rolling profile ( 1 ) is arranged a sensor-detectable step oriented parallel to the joining gap ( 2 ; 8 ), to which the beam welding seam ( 5 ; 6 , 7 ) runs parallel.

11. Beam-welded composite according to one of the preceding claims, characterized in that the rolling profile ( 1 ) has a corrugation or an equivalent surface structure in the region of the arrangement of the body sheet ( 3 ) to form degassing channels.

12. A method for producing a beam-welded composite according to claim 1 or claim 1 and one or more of the following claims, characterized in that a rolling profile ( 1 ) with a joining gap ( 2 ; 8 ) is produced in a rolling process, the joining gap ( 2 ; 8 ) formed by a butt joint or an overlap joint and its position on the rolling profile ( 1 ) is predetermined by the predetermined arrangement area of a body panel to be connected ( 3 ), and that the body panel ( 3 ) in its arrangement position on the rolling profile ( 1 ) is locked by suitable clamping means, and that the body panel ( 3 ) and the rolling profile ( 1 ) are then flangelessly connected to one another by beam welding, the rolling profile ( 1 ) being closed at the same time.