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用于制造工件 复合体的方法和工件复合体

阅读：5发布：2020-05-24

专利汇可以提供用于制造工件复合体的方法和工件复合体专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种工件复合体 (1)和一种用于制造工件复合体(1)的方法，该工件复合体具有至少两个工件(2、3)，其中，第一工件(2)和第二工件(3)彼此相对定位并且通过热接合方法在接合区段(4)中在第一工件(2)的端面(6)与第二工件(3)之间构成材料锁合连接部(5)。在构成材料锁合连接部(5)之前，第一工件(2)至少在接合区段(4)中设有邻接到端面(6)上的压制部(7)，因此，第一工件(2)的厚度在端面(6)的区域中降低。，下面是用于制造工件复合体的方法和工件复合体专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于制造工件复合体的方法，该工件复合体具有至少两个工件，其中，将第一工件(2)和第二工件(3)彼此相对定位并且通过热接合方法在接合区段(4)中在第一工件(2)的端面(6)与第二工件(3)之间构成材料锁合连接部(5)，其特征在于，在构成材料锁合连接部(5)之前，第一工件(2)至少在接合区段(4)中设有邻接到端面(6)上的压制部(7)，因此将第一工件(2)的厚度(D1)在端面(6)的区域中降低。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一工件(2)通过压制部(7)而设有斜边。
3.根据上述权利要求之中任一项所述的方法，其特征在于，产生压制部(7)与通过切断或者切割第一工件(2)来产生端面(6)在同一个过程步骤中进行。
4.根据上述权利要求之中任一项所述的方法，其特征在于，第一工件(2)或第二工件(3)或者不仅第一工件而且第二工件是金属板半成品或者金属板成型件。
5.根据上述权利要求之中任一项所述的方法，其特征在于，第一工件和第二工件是金属板半成品或者金属板成型件，并且第一工件(2)的金属板厚度(D1)比第二工件(3)的金属板厚度(D2)厚至少0.6mm。
6.根据上述权利要求之中任一项所述的方法，其特征在于，第一工件(2A)已经在产生压制部(7)之前设有表面覆盖层(10)，并且表面覆盖层(10)至少部分地保持在压制部(7)的区域中。
7.根据上述权利要求之中任一项所述的方法，其特征在于，第二工件(3B)在接合区段(4)中同样设有压制部(7B)，第二工件的压制部局部降低第二工件的厚度(D4)。
8.一种工件复合体，其具有至少两个工件，在该工件复合体中，第一工件(2)和第二工件(3)在接合区段(4)中通过由热接合方法产生的材料锁合连接部(5)连接，并且材料锁合连接部(5)在第一工件(2)的端面(6)与第二工件(3)之间构成，其特征在于，第一工件(2)至少在接合区段(4)中设有邻接到端面(6)上的压制部(7)，使得第一工件(2)的厚度(D1)通过压制部(7)在端面(6)的区域中降低。
9.根据权利要求8所述的工件复合体，其特征在于，所述压制部(7)构成为沿着工件端面(6)延伸的斜边。
10.根据权利要求8或9所述的工件复合体，其特征在于，所述工件复合体通过根据权利要求1至7之中任一项所述的方法制造。

说明书全文

用于制造工件 复合体的方法和工件复合体

技术领域

[0001] 本发明涉及一种工件复合体、尤其用于车辆车身的工件复合体，以及涉及一种用于制造工件复合体的方法。

背景技术

[0002] 在轻型结构的范围中，在车辆工业中，金属板构件增强，在重量方面优化。已知，通过使用包括金属板工件的复合构件来实现重量减小，该金属板工件根据局部载荷增强。

[0003] 这种增强例如通过增强金属板实现，这些增强金属板局部地在具有特别的载荷的区域中设置在基础金属板上。在所谓的拼板中，不同厚度或强度的金属板有目的地彼此安置并且彼此连接，因此产生具有局部变化特性的工件复合体。例如由文件DE102013211076A1已知一种形式为支撑后挡板的车身构件，该车身构件由一个中间件和至少两个侧件组成，所述中间件和侧件借助于焊接而接合。该中间件优选由具有比侧件大的材料厚度的金属板构成，该中间件构成为用于后盖锁的锁对应件。

[0004] 在此，已知的方法和工件复合体被设置界限。具有大厚度差的金属板的热接合导致问题并且例如从一定的厚度差开始或者在不利的材料对中不能形成热接合。然而为了制造有目的地局部地增强的工件复合体，需要耗费的结构措施或者接合方法。

发明内容

[0005] 因此本发明的目的是实现一种适用于大批量生产的可能性，如何能在工件复合体的设计中增大构造回旋余地。

[0006] 该目的通过按权利要求1的方法和按权利要求6的工件结构来解决。其它有利的一些方案由从属权利要求和下面的说明得到。

[0007] 提出一种用于制造具有至少两个工件的工件复合体的方法，在该方法中，将第一和第二工件彼此相对定位并且通过热接合方法在接合区段中材料锁合地彼此接合。热接合方法可以涉及熔焊方法和/或钎焊方法。在熔焊中，待连接的接合对的材料被加热直到超过液相温度。两个工件的熔融液相发生混合并且在冷却之后凝固成材料锁合连接部。附加材料可添加至熔体。相反，在钎焊时，通过钎焊材料的熔化产生熔融液相。工件本身不加热到超过液相温度或者仅表面熔化。在凝固之后，与在熔焊时一样，产生工件的材料锁合连接部。对于具有明显不同的液相温度的工件复合体也能实现熔焊和钎焊的组合，例如在钢/铝复合体中在钢方面可以构成钎焊连接并且在铝方面可以构成熔焊连接，这也称为熔焊-钎焊。

[0008] 材料锁合连接部在第一工件的端面与第二工件之间构成。为此，工件例如在重叠结构中彼此相对定位，其中，第一工件与第二工件重叠设置并且接合连接部例如作为角焊缝在第一工件的端面与第二工件的侧翼面之间产生。另外，工件例如可以在对接接头中设置，这些工件彼此对接或者可以在确定的彼此的距离中设置。在对接接头中的接合连接部例如可以构成为I形焊缝，为此，第一工件的端面与第二工件的端面材料锁合地连接。

[0009] 按本发明，在构成材料锁合连接部之前，第一工件至少在接合区段中设有邻接到端面上的压制部，因此第一工件的厚度在端面的区域中降低。工件的构成有接合连接部的那一个区段称作为接合区段。

[0010] 优选，第一工件的厚度局部地降低，使得得到可接合的几何形状或者在第一与第二工件之间的在接合方面被优化的区域和/或热条件。在接合区段中的局部的厚度降低允许，具有很大的厚度差、例如大于0.6mm厚度差的工件因此工艺可靠地接合。尤其可能的是，第一工件的厚度在接合区段中降低，使得第一和第二工件在接合位置上具有接近相同大小的厚度。此外，本方法也改善了难以接合的材料对的接合，例如铝和钢通过相应的厚度适配进行接合。例如钢工件可以在接合位置上构成薄的并且铝工件可以在接合位置上构成厚的。如果具有明显不同的电化学势的工件、例如不同的钢合金彼此之间或者钢与铝接合，那么通过厚度降低可以影响混合焊接物的成分。在接合位置上的材料过渡部能有目的地进行控制，用于减小腐蚀倾向。

[0011] 在引入压制部时，工件的材料在这个区域中被镦粗和挤压。除了期望的厚度降低之外，按有利地方式发生加固，该加固带来棱边裂纹敏感性的下降。

[0012] 压制部至少在接合区段中构成。如果工件具有多于一个的接合区段，那么所有接合区段可以设有压制部，这些压制部可以彼此不同或者相同。同样可以有利的是，构成一个连续的压制部，该压制部将多个接合区段彼此连接。压制部邻接到第一工件的端面上并且例如可以沿着整个工件棱边构成或者也可以围绕工件构成。

[0013] 压制部的形状原则上不是固定的并且相应地可以按照对接合位置的要求被改变。但是按有利的方式，工件的厚度在压制部的延伸走向中(从压制部的位于内部的始点朝工件端面的方向观察)减小。可以有利的是，工件在一种方案中通过压制部而设有斜边。因此工件厚度朝端面方面线性地降低并且产生相对于工件表面倾斜的面。倾斜的面可以直接邻接到端面上，但是由制造引起地，可以在倾斜的面与端面之间构成小的台阶或者平台，其例如可以具有小于1mm的宽度。斜边的角度可被改变并且有利地例如位于20～70度的范围中或者在30～60度的范围中。

[0014] 压制部能以小的额外耗费工艺可靠地进行制造、例如通过压制、滚轧、辊压或滚花进行制造。按有利方式，本方法不要求附加的工艺步骤。在一种方案中压制部的产生可以集成到用于制造工件的工艺步骤中。压制部在本方案中在一个工艺步骤中产生，该工艺步骤在工件的制造工艺中已经设置。于是例如可考虑的是，压制部在轧机中在产生金属板坯或金属板半成品时已经构成。如果工件涉及金属板成型件，那么压制部也可以在构件成型时例如在与压机相关的工艺中构成。例如，在挤压工具中相应的压制突起可以设置在例如冲头或者压紧器上。

[0015] 尤其有利的是，在本发明的一种方案中，产生压制部与在通过切割或者切断第一工件而产生端面在同一个工艺步骤中进行。于是尤其对于金属的板构件来说，可以降低或阻止切割毛刺形成和细毛刺形成。在本方法方案中，例如在挤压工具中首先压制部通过压紧器和相应的压制冲头产生。然后在挤压工具进一步闭合时，例如切割模具在压制部中或者在与压制部邻接处切断工件，因此产生端面。在切断或切割时，至少一部分压制部保留在第一工件上。

[0016] 按本发明的方法可以用到所有可焊接的工件中。本方法尤其适用于制造金属的工件复合体。工件例如可以涉及各单个金属板坯，这些金属板坯通过本方法接合成形式为拼板的金属板坯复合体。一个或多个加强金属板可以施加到金属板坯上。但是本方法不受限于半成品，而是也可以用于使构件、尤其是金属板成型件彼此连接成构件复合体或者各单个构件通过一个或多个加强金属板加强。此外，采用的工件可以单层或多层地构成或者作为夹层式工件，这些工件包括由金属和塑料构成的层。在一种方案中，通过本方法使厚度彼此相差超过0.6mm的金属板或者金属板成型件接合。

[0017] 如果要被设有压制部的工件已经提前设有表面覆盖层，那么本方法尤其有利地实现。表面覆盖层在本发明的意义中理解成功能性的涂层，该涂层基于美学原因、为了工件的功能化、由于保护原因或稳定原因并且尤其基于化学或机械稳定性的原因而施加到工件的表面上。表面覆盖层可以单层或多层地构成、与工件材料锁合地连接或者松散地位于该工件上。表面覆盖层可以仅仅局部地施加或者在整个工件表面上施加。工件可以仅在构成有压制部的侧面上具有表面覆盖层或者在相反的侧面上同样可以具有表面覆盖层。

[0018] 通过压制过程，表面覆盖层与工件的基本材料一起被压入，使得表面覆盖层至少部分地保留在压制部的区域中。在压制部的区域中，与在工件其余部分上相比较，表面覆盖层可以具有较小的厚度，或者可以仅还部分地存在，例如在切口区域中仅40％或70％的工件表面可被表面覆盖层遮盖。通过表面覆盖层带入的功能性也在工件切断之后保留在压制部的区域中。如果表面覆盖层例如涉及防腐层，那么本方法允许改进的防腐性。根据使用的表面覆盖层的不同情况，也可以将附加的功能性引入到工件中，例如粘附层或者对于接合工艺必需的附加材料例如钎焊材料的层。表面覆盖层在一种方案中例如可以是粘附涂层、防腐涂层或者钎焊涂层。可以放弃用于附加功能化或用于蒙护的工件再加工，因此可以节省材料成本和工作耗费。

[0019] 压制部可以仅在第一工件上构成。但是也可考虑的是，第二工件同样设有压制部，以便各工件在接合位置上有目的地在几何形状上有利地构成，例如构成用于产生V形焊缝的几何形状。在本发明的一种方案中，因此可以设定，第二工件在接合位置中同样设有压制部，该压制部降低第二工件的厚度。在第二工件中的压制部可以与上面针对第一工件描述的一样地构成，尤其第二工件也可以具有表面覆盖层。

[0020] 另外，提供一种具有至少两个工件的工件复合体，在该工件复合体中，第一工件和第二工件在接合区段中通过以热接合方法建立的材料锁合连接部进行连接。材料锁合连接部在第一工件的端面与第二工件之间构成。按本发明，第一工件至少在接合区段中设有邻接到端面上的压制部，使得第一工件的厚度通过该压制部在端面的区域中降低。

[0021] 在一种优选方案中，压制部构成为沿工件端面延伸的斜边。第一工件在一种方案中具有表面覆盖层并且该表面覆盖层至少部分保留在压制部的区域中。工件复合体尤其可以通过上述方法进行制造，并且得到的技术效果和优点与对于方法描述的技术效果和优点相同。

[0022] 通过本发明，尤其在拼焊板或者金属板成型构件的构思和设计中开拓新的构造回旋余地。可能的是，工艺可靠地接合具有大厚度差、例如厚度差大于0.6mm的各工件。此外，尤其叠置焊接在大的金属板厚度差中变得可能。另外，迄今为止未使用过的焊缝形状、例如V形焊缝可以用于接合不同厚度的工件。由不同的材料、例如不同的钢合金或者由钢和铝构成的各工件能够以改进的方式方法进行接合。降低了在涂装的金属板中的脱气问题。此外，在接合位置上的热影响区可以通过压制部的方式和结构进行控制。

[0023] 本发明的上述特点、特征和优点以及如何实现它们的方式方法借助于附图参照实施例的后续说明能被更清晰地且更明确地理解。只要在本申请中采用术语“可以”，则不仅涉及技术的可能性，而且涉及实际的技术实施。

附图说明

[0024] 下面借助于附图详细解释各实施例。其中：

[0025] 图1显示用本方法制造的工件复合体的原理草图，并且

[0026] 图2至6显示用于通过本发明方法制造工件复合体的示例的方案。

具体实施方式

[0027] 图1显示示例的工件复合体1的原理草图，该工件复合体通过按本发明的方法制造。

[0028] 工件复合体1包括第一工件2，该第一工件与第二工件3重叠地设置并且在接合区段4中借助于材料锁合的接合连接部5与第二工件3连接。接合连接部5示例地构成为在第一工件2的端面6与第二工件3之间的端面角焊缝。端面角焊缝5也可以称作为侧面角焊缝。

[0029] 图2显示在构成焊缝5之前的图1的工件复合体1。第一和第二工件2和3具有明显不同的厚度D1和D2，这两个厚度例如彼此相差大于0.6mm。为了改善两个工件的可焊接性，在构成端面角焊缝5之前在第一工件2中产生压制部7。压制部7邻接到端面6上并且构造成，使得第一工件2在端面6上的厚度Dred相对于初始工件厚度D1减小。尤其通过压制部7产生在接合区段4中的接合几何形状，通过该接合几何形状，可能的是，各工件尽管有明显的厚度差仍通过传统的热接合方法例如熔焊进行接合。类似地，当然同样也可能的是，各工件例如借助于熔焊-钎焊或者借助于钎焊进行连接。相应地，接合连接部5也可以构成为钎焊连接部或者熔焊-钎焊连接部。

[0030] 在图1中各工件以重叠布置结构形式进行设置，而其它的布置结构、例如在图3中显示的以对接接头的布置结构同样是可能的。在此，压制部7可以构造成，使得待连接的工件在它们的端面上基本上具有同样的厚度。

[0031] 通过在图1～3中描述的压制部7，第一工件朝端面7那边设有斜边。在斜边的区域中，第一工件的厚度从初始厚度D1朝端面6观察线性地减小。由制造引起地，在从端面7至斜边的过渡部上可以有小的平台8，如在图3中描述的。压制部7也可以具有其它形状、例如倒圆的形状，如借助于在图4中的压制部7A示例地描述的。

[0032] 在产生材料锁合连接部之前，压制部7、7A在第一工件中构成。压制部可以在制造第一工件2时已经产生、例如在轧机中或者在用于使第一工件2成型的成型步骤中产生。尤其优选的是，产生压制部7与通过切割或切断第一工件2产生端面6在同一个工艺步骤中实现。

[0033] 如果第一工件2具有表面覆盖层，本方法是尤其有利的。表面覆盖层例如可以是防腐涂层、粘附涂层或者其它的功能的表面覆盖层。该表面覆盖层例如可以材料锁合地施加到第一工件上或者松散地位于该第一工件上。图5示例地显示尚未接合的工件复合体1A，在该工件复合体中，第一工件2A包含基体9，该基体在两个表面上完全设有表面覆盖层10。通过构成压制部7，基体9的一部分以及处于其上的表面覆盖层10下沉。通过引起的再压缩，表面覆盖层10在压制部7的区域中也许比在其余的工件区域中具有更薄的层厚。表面覆盖层10维持优选直到端面6上。可能的是，表面覆盖层有目的地置入到压制部7的区域中。如果例如粘附的涂层或钎焊箔用作为表面覆盖层10，那么其通过本方法可以有目的地置入到压制部7中并且直至到接合区域中。压制部的事后的蒙护或者后处理不是必需的。工件复合体能以高的功能性和微小的附加的制造成本进行制造。

[0034] 同样第二工件3也可以设有压制部，如对于第一工件描述的那样。图6显示，在构成材料锁合的接合连接部之前，另一示例的工件复合体1B，在该工件复合体中不仅第一工件2B而且第二工件3B设有表面覆盖层10。通过压制部7B和7C，两个工件都设有斜边，使得这两个工件的厚度D3和D4朝端面6减小，并且尽管有明显不同的工件厚度，V形焊缝连接部仍变得可能。

[0035] 第一和第二工件具体地是不是受限的并且可以示例地是半成品、例如金属板坯、或者构件、例如金属板构件或者夹层式构件。各工件优选具有在直至4mm范围中的厚度。本发明不仅适用于将各单个金属板坯连接成一个拼板、例如拼焊板，或者在一个金属板坯上或一个金属板成型构件上施加一个或多个加强板。同样，本发明也可用于将各金属板成型构件彼此接合成一个构件复合体。尤其是，具有彼此明显不同的厚度的各工件可以工艺可靠地彼此接合。

[0036] 相同的附图标记涉及相同的元件。各实施例不是按比例尺的并且不是限制性的。在技术人员的能力范围中的变型是可能的。

[0037] 附图标记列表

[0038] 1,1A,1B 工件复合体

[0039] 2,2A,2B,3,3A,3B 工件

[0040] 4 接合区段

[0041] 5 材料锁合连接部

[0042] 6 端面

[0043] 7,7A,7B 压制部

[0044] 8 平台

[0045] 9 基体

[0046] 10 表面覆盖层

[0047] D1,D2,Dred 厚度

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