DE19802542A1

DE19802542A1 - Methods of joining, using plasma welding and welded vehicle parts

Info

Publication number: DE19802542A1
Application number: DE19802542A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Trubert
Original assignee: Magna IHV Gesellschaft fur Innenhochdruck Verfahren mbH
Current assignee: Magna IHV Gesellschaft fur Innenhochdruck Verfahren mbH
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-05
Also published as: WO1999037523A1

Abstract

The invention relates to a method for joining adjacent vehicle parts and aims to make it possible to join vehicle parts (30, 40) even in places which are difficult to access or cannot be heated to high temperatures. To this end a plasma jet (20) is directed against at least one side of the parts (30, 40) to be joined and said parts to be joined are welded together in a localized area. The overlying part (40) can have an opening (31), which results in a welding point.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von aneinander liegenden fahrzeugteilen, Verwendung des Plasmaschweißens sowie verschweißte Fahr zeugteile.The invention relates to a method for joining one another vehicle parts, use of plasma welding and welded driving tool parts.

Das Verschweißen von Teilen, insbesondere Metallteilen, die in Fahrzeugen eingesetzt werden, wie Hohlkörpern wie langen, geschlossenen Profilen oder großen Massivteilen war stets problematisch. Bisher wurden diese Teile mittels herkömmlicher thermischer Schweißverfahren, elektrisch oder aber auch laserge schweißt. Dabei treten häufig Probleme mit der Festigkeit der Schweißnaht (beim Laserschweißen ist es aufwendig, größere Energiemengen auf die zu schwei ßenden Teile aufzubringen und größere Schweißspalte zu überbrücken) oder aber durch Verziehen der einzelnen Teile durch die thermische Belastung beim Schweißen auf.The welding of parts, especially metal parts, in vehicles are used, such as hollow bodies such as long, closed profiles or large solid parts was always problematic. So far, these parts were by means of conventional thermal welding process, electrical or laserge welds. Problems with the strength of the weld seam often occur (at Laser welding is expensive to weld larger amounts of energy onto parts and to bridge larger welding gaps) or but by warping the individual parts due to the thermal load during Welding on.

Es ist dabei besonders schwierig, schlecht zugängliche Stellen, bspw. sol che, die nur von einer Seite erreichbar sind, miteinander durch herkömmliche Verfahren zu verschweißen. Bspw. stellte die Herstellung von Kehlnähten erheb liche Probleme dar. Da die zu verbindenden Materialien durch die Erhitzung wäh rend des thermischen Schweißens in größerem Umfang Verformungen unterlie gen, da relativ große Bereiche der zu verbindenden Materialien hoch erhitzt wer den, werden dadurch später notwendige Formkriterien nicht mehr erfüllt. Dadurch entstand ein höherer Ausschuß bei der Herstellung bzw. mußte nachgearbeitet werden. Die klassischen thermischen Schweißverfahren, bei denen das zu ver bindende Material herkömmlich mittels einer Schweißflamme od. elektrischen Stroms aufgeheizt wird, haben den Nachteil, daß die zum Verbinden benötigte Wärme nicht punktuell aufgebracht werden kann. Somit werden die zu verbin denden Teile stärker erhitzt, als für den reinen Verbindungsvorgang notwendig ist- die Teile verlieren teilweise ihre Maßhaltigkeit oder aber das Material erleidet eine nachteilige Gefügeumformung (bspw. bei kaltverfestigten Teilen, die aus Kalt-Umformverfahren stammen, wie dem Innenhochdruckumformverfahren). In extremen Fällen verliert das zu verbindende vorgeformte Teil seine Form und ei nen Teil seiner Festigkeit.It is particularly difficult to find places that are difficult to access, e.g. sol that can only be reached from one side, with each other through conventional Welding process. E.g. introduced the production of fillet welds problems. Since the materials to be joined are selected by heating Large amounts of deformation are caused by thermal welding conditions because relatively large areas of the materials to be bonded are heated up the necessary shape criteria will no longer be fulfilled. Thereby there was a higher committee in the production or had to be reworked become. The classic thermal welding processes in which the ver binding material conventionally by means of a welding flame or electrical Electricity is heated have the disadvantage that the one required for connection Heat cannot be applied selectively. Thus they become connective parts heated more than is necessary for the mere connection process- the parts lose their dimensional accuracy or the material suffers an adverse structural deformation (for example, in the case of work-hardened parts that result from Cold forming processes originate, such as the hydroforming process). In In extreme cases, the preformed part to be joined loses its shape and egg part of its strength.

Viele der Probleme, die durch das Aufheizen der Bauteile beim thermischen Schweißen entstanden, konnten durch Laserschweißen, bei dem ein sehr kleiner Brennfleck nur sehr kurz eine sehr kleine Fläche erhitzt, vermieden werden. Da durch wurde nur ein geringer Teil des zu verschweißenden Teils erhitzt und Ver zug konnte weitgehend vermieden werden. Laserschweißen ist aber insofern nachteilig, als es hohen Energieverbrauch bei geringer Energieausbeute hat und außerdem einen optisch freien Weg zur Schweißstelle für den Zutritt des Laser strahls erfordert. Es ist beim Laserschweißen, das das Erhitzen der zu ver schweißenden Materialien begrenzt, auch problematisch, daß die zu verbinden den Teile sehr genau aufeinander passen müssen - bereits Abstände von mehr als 1/10 bis 2/10 mm sind aufgrund des kleinen Brennflecks des Lasers schwierig.Many of the problems caused by the heating of the components during thermal Welding could be done by laser welding, which was a very small Focal spot heated only a very small area for a very short time, can be avoided. There only a small part of the part to be welded was heated and Ver train was largely avoided. In this respect, laser welding is disadvantageous than it has high energy consumption with low energy yield and there is also an optically clear path to the welding point for laser access radiant requires. It is with laser welding that the heating of the ver welding materials limited, also problematic that the join the parts have to fit together very precisely - even distances of more than 1/10 to 2/10 mm are difficult due to the small focal spot of the laser.

Ein besonderes Problem tritt nun bei der Verbindung von großen geformten Hohlteilen, wie sie insbesondere als Längsträger oder A-, B- oder C-Säulen sowie Gitterrahmenteilen (Spaceframe) oder auch Achsteile bei Automobilen eingesetzt werden können - aber auch beim Fahrrad- oder und Motorradrahmen und anderen Einspurfahrzeugen - untereinander oder aber mit flächigen Blechen auf. Diese Teile werden nun auch durch das Innenhochdruck-Verfahren (nachfolgend als IHV-Verfahren bezeichnet) hergestellt und haben dadurch eine breite Verwendung gefunden.A particular problem now arises when connecting large shaped ones Hollow parts, such as those in particular as side members or A, B or C pillars Lattice frame parts (spaceframe) or axle parts used in automobiles can be - but also with bicycle or motorcycle frames and others Single-track vehicles - with each other or with flat metal sheets. This Parts are now also produced using the internal high-pressure process (hereinafter referred to as IHV process) and are therefore widely used found.

Das Innenhochdruckverfahren als solches ist bekannt. Unter dem erwähnten Innenhochdruckverfahren oder auch IHV-Verfahren wird hier das Verfahren ver standen, das beispielsweise im Industrieanzeiger Nr. 20 vom 9.3.1984 beschrie ben worden ist oder auch in "Metallumformtechnik", Ausgabe 1D/91, Seite 15 ff: A. The high pressure process as such is known. Under the mentioned Internal high pressure process or IHV process is the process here stood, which was described, for example, in Industrieanzeiger No. 20 dated March 9, 1984 ben or also in "Metallumformtechnik", edition 1D / 91, page 15 ff: A.

Ebbinghaus: Präzisionswerkstücke in Leichtbauweise, hergestellt durch "In nenhochdruckumformen" oder auch Werkstoff und Betrieb 123 bis 243: A. Eb binghaus: "Wirtschaftliches Konstruieren mit innenhochdruckumgeformten Präzi sionswerkstücken" oder auch "Werkstoff und Betrieb" 122, (1991), 11, (1989), Seite 933 bis 938.Ebbinghaus: precision workpieces in lightweight construction, manufactured by "In high pressure forming "or material and operation 123 to 243: A. Eb binghaus: "Economical design with high-pressure molded precision sions workpieces "or" material and operation "122, (1991), 11, (1989), Pages 933 to 938.

Nachfolgend wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Offenbarung dieser Veröffentlichungen in vollem Umfang Bezug genommen. Das IHV-Ver fahren wird nun häufig für die Herstellung von verschiedenen geformten Hohlteilen zur Herstellung von Raumlenkerachsen aber auch zur Herstellung von anderen Fahrzeugteilen, wie Kraftfahrzeugrahmenteilen, eingesetzt. Es liefert hochpräzise, kaltgeformte Formteile, die während des Umformens eine Kaltver festigung erfahren haben und deren Faserverlauf - wie sich bei mikroskopischer Betrachtung von Schliffen feststellen läßt - im wesentlichen dem Verlauf der Au ßenkonturen des geformten Teils entspricht. Dadurch sind diese Teile im Ver hältnis zu ihrer Stärke sehr fest bzw. für ihre mechanischen Eigenschaften sehr leicht.The following is to avoid repetition on the revelation of these publications in their entirety. The IHV Ver Driving is now commonly used for the production of various shaped Hollow parts for the production of space control axles but also for the production of other vehicle parts, such as automotive frame parts, used. It delivers high-precision, cold-formed molded parts, which a cold ver have experienced strengthening and their fiber course - as is the case with microscopic Consideration of cuts shows - essentially the course of the Au corresponds to the outer contours of the molded part. As a result, these parts are in Ver very firm to their strength or very mechanical properties light.

Um derartiges nachteiliges Aufheizen ganzer Teile zu vermeiden, konnte man bei elektrisch leitfähigen Teilen, wie sie insbesondere im Automobilbau od. dgl. eingesetzt werden, Widerstandsschweißen einsetzen, da dort der zum Schweißen eingesetzte Strom punktuell die zu verbindenden Teile zwischen zwei unterschiedlich gepolten Elektroden aufheizt, jedoch ließ sich dieses Verfahren nur dann verfahrenssicher einsetzen, wenn die zu verbindenden Teile von zwei Seiten zugänglich waren. Daher trat - vor allem beim flächigen Verbinden von Hohlkörpern, langen geschlossenen Profilen oder großen Massivteilen mit ande ren Teilen, wie bspw. Blechen, immer das Problem auf, daß aufgrund der Unzu gänglichkeit der anderen Seite dieses günstige Verfahren nicht oder in nicht aus reichend reproduzierbarer Verfahrenssicherheit eingesetzt werden konnte, da große Wegstrecken zwischen den Elektroden zu überwinden waren, sehr hohe Stromstärken benötigt wurden und/oder verstärkt Nebenschlüsse auftraten. Die entsprechenden Anlagen waren daher sehr groß und platzaufwendig.In order to avoid such disadvantageous heating of entire parts, one in the case of electrically conductive parts, such as the like in particular in automobile construction. are used, use resistance welding, since there the Welding current used selectively the parts to be connected between two differently polarized electrodes heated up, however, this procedure Only use in a process-safe manner if the parts to be connected are from two Pages were accessible. Therefore - especially when connecting flat Hollow bodies, long closed profiles or large solid parts with others Ren parts, such as sheet metal, always on the problem that due to the Unzu other side of this cheap procedure not in or not out sufficiently reproducible process security could be used because large distances between the electrodes had to be covered, very long ones Amperages were needed and / or shorts occurred. The corresponding systems were therefore very large and space-consuming.

Ferner traten bei diesen großen Anlagen oft Probleme mit der erzielbaren Schweißgüte auf, um so mehr, je größer die zu verschweißenden Teile sind und je eher Nebenschlüsse auftreten können.Furthermore, problems with the achievable often occurred with these large plants Welding quality, the greater the larger the parts to be welded and each rather shorts can occur.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Fahrzeugteile auch an Stellen zu ver binden, die schlecht zugänglich sind bzw. nicht stark erhitzt: werden sollen.It is therefore an object of the invention to ver vehicle parts in places bind that are difficult to access or do not heat up: should be.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Fügen von an einanderliegenden Fahrzeugteilen gelöst, wobei ein Plasmastrahl mindestens auf eine Seite der zu verbindenden Teile gerichtet wird und so die zu verbindenden Teile örtlich verschweißt werden. Überraschenderweise konnte gefunden werden, daß Plasmaschweißen so eingesetzt werden kann, daß nur einseitige Zugäng lichkeit der Schweißstelle erforderlich ist. Dies ist auch für die Automatisierung des Verfahrens, wie beim Einsatz von Schweißrobotern in Montagestraßen, au ßerordentlich wichtig. Dabei kann aufgrund der Tatsache, daß das heiße Gasplasma Wege überbrücken kann auch an schlecht zugänglichen Stellen er hitzt und geschweißt werden - bspw. an Kehlnähten oder zwischen Teilen, die nicht völlig angepaßt aufeinanderliegen.The object is achieved according to the invention by a method for joining vehicle parts lying opposite one another, with a plasma beam at least on one side of the parts to be connected is directed and so those to be connected Parts are welded locally. Surprisingly, it was found that plasma welding can be used so that only one-sided access the welding point is required. This is also for automation the procedure, such as when using welding robots in assembly lines, au extremely important. It can be due to the fact that the hot Gas plasma can also bridge paths in poorly accessible places are heated and welded - e.g. on fillet welds or between parts that are not completely adapted to each other.

Plasmaschweißen als solches ist zwar schon lange bekannt, es wurde aller dings bisher nur in untergeordnetem Maße eingesetzt und als mehr theoretisch betrachtet, da das Laserschweißen als sehr präzises, kleine Schweißpunkte pro duzierendes Verfahren favorisiert wurde. Aufgrund neuer Anforderungen im Fahr zeugbau durch den vermehrten Einsatz neuer Materialien, wie Aluminium, Leicht metallegierungen, Titan etc. , die teilweise nur schlecht laserschweißbar sind, ist es notwendig geworden, die Schweißverfahren zu ändern. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß durch Einsatz des Plasmaschweißens eine ausge zeichneter Schweißnaht gebildet wird, die im Feinschliff ein überraschend extrem feinporiges Gefüge zeigt. Diese Schweißnaht besitzt unerwarteterweise eine so hohe Festigkeit, so daß bei zerstörenden Zugversuchen das Material in der Umge bung der Schweißnaht riß, nicht aber die Schweißnaht selbst. Die durch das Plasmaschweißen hergestellte Schweißnaht war etwa doppelt so fest wie die durch herkömmliche Verfahren hergestellte. Da bei Fahrzeugen allgemein das Gewicht eines Teils äußerst wichtig ist und möglichst gering gehalten werden soll, während aufgrund der ständig wechselnden Belastungen beim Fahren eine hohe Festigkeit der Schweißverbindungen notwendig ist, hat sich nun überraschen derweise gezeigt, daß das Plasmaschweißen für diesen Zweck besonders günstig ist. Überraschenderweise hat sich auch gezeigt, daß durch Plasmaschweißen aufgrund des heißen Gas-Plasmas auch noch 7/10 mm und größere Spalte durch Verschweißen überbrückt werden können, so daß an die Paßgenauigkeit der Teile geringere Anforderungen gestellt werden können, als beim bisher eingesetzten Laserschweißen.Plasma welding as such has long been known, but everyone has hitherto used only to a minor extent and as more theoretical considered, since laser welding as a very precise, small welding spot per reducing method was favored. Due to new requirements in driving tool making through the increased use of new materials such as aluminum and light metal alloys, titanium etc., some of which are difficult to laser weld it became necessary to change the welding process. Surprisingly has been found that by using plasma welding a drawn weld seam is formed, which is a surprisingly extreme in fine sanding shows fine-pored structure. This weld unexpectedly has one high strength, so that in destructive tensile tests the material in the reverse Practice the weld cracked, but not the weld itself The weld produced by plasma welding was about twice as strong as that made by conventional methods. Because in vehicles in general Weight of a part is extremely important and should be kept as low as possible, while due to the constantly changing loads when driving a high Strength of the welded connections is necessary, has now come as a surprise thus demonstrated that plasma welding is particularly convenient for this purpose is. Surprisingly, it has also been shown that by plasma welding due to the hot gas plasma also 7/10 mm and larger gaps Welding can be bridged, so that the fit of the parts lower requirements can be made than with the previously used Laser welding.

Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung des Plasmaschweißens für die Verbindung von Fahrzeugteilen. Gerade bei Fahrzeugteilen, die aufgrund der Belastungen beim Fahren durch Verwindungen und Vibrationen erheblichen wechselnden Kräften ausgesetzt sind, ist eine gute Verbindung, die die stark be anspruchten Materialien nicht schwächt, außerordentlich wichtig.The invention also relates to the use of plasma welding for the connection of vehicle parts. Especially for vehicle parts that are due to of the stresses caused by twisting and vibrations when driving exposed to changing forces is a good connection that the strong be not weakened materials, extremely important.

Schließlich betrifft die Erfindung auch verschweißte Fahrzeugteile, bei denen mindestens eine Schweißstelle durch ein erfindungsgemäßes Plasmaschweiß-Ver fahren erzeugt ist.Finally, the invention also relates to welded vehicle parts in which at least one welding point by means of a plasma welding method according to the invention driving is generated.

Dabei werden hier unter Fahrzeugen Luft-, Land- und Wasserfahrzeuge verstanden und insbesondere solche, die einen Gitterrahmen aufweisen, wie Boote, Kraftfahrzeuge oder Einspurfahrzeuge wie Fahrräder, bei denen Hohlteile eingesetzt werden, die sodann verbunden werden müssen. Es kann notwendig sein, daß das Verbinden unter Verwendung von Hilfsmaterial zwischen den Teilen erfolgt. Falls in mindestens einem der zu verbindenden Teile eine Öffnung zum Durchtritt des Plasmastrahls vorgesehen ist, kann die Schweißgeschwindigkeit erheblich erhöht werden, wobei die Öffnung auch direkt vor dem Aufbringen des Plasmastrahls gebildet werden kann.Air, land and water vehicles are among vehicles understood and especially those that have a lattice frame, such as Boats, motor vehicles or single-track vehicles such as bicycles, in which hollow parts are used, which must then be connected. It may be necessary be that joining using auxiliary material between the parts he follows. If there is an opening in at least one of the parts to be connected The passage of the plasma jet is provided, the welding speed be significantly increased, the opening also directly before the application of the Plasma beam can be formed.

Besonders vorteilhaft ist, daß erfindungsgemäß nun Hohlkörper, geschlos sene Profile oder Massivteile untereinander oder Bleche mit Hohlkörpern, ge schlossenen Profilen oder Massivteilen oder Blechen verbunden werden können, wobei lediglich eine Seite der Schweißnaht von außen zugänglich sein muß.It is particularly advantageous that according to the invention now hollow bodies, closed Sene profiles or solid parts with each other or sheets with hollow bodies, ge closed profiles or solid parts or sheets can be connected, only one side of the weld must be accessible from the outside.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß das Plasmaschweißverfahren die eingesetzte Energie zu ca. 70% auf den Brennfleck bringt, während das Laser schweißen nur etwa 10% der eingesetzten Energie zum Schweißen verwendet.It is particularly advantageous that the plasma welding process 70% of the energy used on the focal spot while the laser welding only about 10% of the energy used for welding.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher - insbesondere bei den großen Stückzahlen - energiesparend gegenüber den bisher für diesen Zweck eingesetz ten Verfahren.The method according to the invention is therefore - especially for the large ones Quantity - energy saving compared to the previously used for this purpose procedures.

Die zu verschweißenden Teile können mindestens teilweise aus Stahl, Ei sen, Aluminium, Kupfer, Leichtmetall, Titan und ihren Legierungen oder Kunststoff bestehen.The parts to be welded can be made at least partially of steel, egg sen, aluminum, copper, light metal, titanium and their alloys or plastic consist.

Es ist besonders bevorzugt daß der Hohlkörper ein mittels des IHV-Verfah rens hergestelltes Teil ist. Diese Teile haben eine Kaltverfestigung aufgrund des Herstellungsverfahrens, wobei thermische Erhitzung diese Verfestigung durch Störung des Kristallgefüges zunichte machen würde und daher vermieden wer den soll. Es hat sich gezeigt, daß durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Plasmaschweißens nur so wenig Material erhitzt wird und dies in so günstigem Maße, daß praktisch am Schweißort keine Schwächung des kaltverfestigten Ma terials erfolgt.It is particularly preferred that the hollow body be used by the IHV method rens manufactured part. These parts have strain hardening due to the Manufacturing process, whereby thermal heating through this solidification Disruption of the crystal structure would annihilate and therefore avoided who that should. It has been shown that the use of the Plasma welding only heats so little material and does so in such a cheap way Dimensions that practically no weakening of the work hardened Ma at the welding site terials is done.

Dabei kann das. Verfahren eine Stumpfnaht zwischen Teilen herstellen. Spe ziell bei Kraftfahrzeuggitterrahmenkonstruktionen können daher einzelne Stäbe des Gitters einfach stoßgeschweißt werden. Das Verfahren kann aber auch Schweißpunkte herstellen oder durch punktförmiges Durchschmelzen des Ober blechs und Aufschmelzen des darunterliegenden Teils oder nach Lochung des Oberblechs. Erfreulicherweise kann es auch Kehlnähte herstellten, wie dies bspw. beim Aufschweißen von Blechen (insbesondere Karosserieblechen), die äußerlich unversehrt erscheinen sollen, auf andere Teile (wie Rahmenteile, Träger od. dgl.) benötigt wird. Darüber hinaus kann durch äußerst schnelles Durchschmelzen des oberen Blechs und Aufschmelzen des darunterliegenden Teils Bahn- (Längs naht)-Schweißen von Blechen durchgeführt werden. Es können hier insbesondere Hohlkörper, geschlossene Profile oder Massivteile oder Bleche untereinander und/oder mit Blechen verbunden werden, wobei es besonders günstig ist, daß diese nur einseitig zugänglich sein müssen.The process can produce a butt seam between parts. Spe Individual bars can therefore be used for automotive lattice frame constructions of the grid are simply butt welded. But the procedure can also Create welding spots or by melting the upper in a punctiform manner sheet metal and melting of the underlying part or after punching the Top plate. Fortunately, it can also produce fillet welds, such as this. when welding metal sheets (especially body sheets), the outside should appear undamaged on other parts (such as frame parts, beams or the like) is needed. In addition, by extremely rapid melting of the upper sheet and melting of the underlying part of the web (longitudinal seam) welding of sheet metal. It can in particular Hollow bodies, closed profiles or solid parts or sheets with each other and / or are connected with metal sheets, it being particularly favorable that these only have to be accessible from one side.

Hier sei insbesondere auf das PLASMATRON-Verfahren der Fa. INOCON hingewiesen, welches besonders hohe Energiedichten und Temperaturen dadurch erzeugt, daß der beim Plasmaschweißen eingesetzte Lichtbogen-Überstrom durch pulsierende Kondensatorentladungen kurzzeitig beträchtlich gesteigert wird.Here in particular the INOCON PLASMATRON process pointed out which particularly high energy densities and temperatures generates that the arc overcurrent used in plasma welding through pulsating capacitor discharges is temporarily increased considerably.

Die Erfindung betrifft insbesondere auch die Verwendung des Plasma schweißens für die Verbindung von Aluminium oder Aluminiumlegierungsfahr zeugteilen mit Eisen oder Eisenlegierungsteilen oder auch von Eisen mit Eisen, eingeschlossen Stähle oder jeweils auch mit aluminiumhaltigen Blechen. Erfin dungsgemäß hergestellte verschweißte Fahrzeug-Teile können in mindestens ei nem der zu verbindenden Teile eine Öffnung zum Durchtritt des Plasmastrahls besitzen, dadurch wird die Erwärmung des darunterliegenden Teils leichter und schneller und der Schweißvorgang erfolgt in kürzerer Zeit.The invention particularly relates to the use of the plasma welding for the connection of aluminum or aluminum alloy driving parts with iron or iron alloy parts or iron with iron, including steels or also with aluminum-containing sheets. Erfin Welded vehicle parts manufactured in accordance with the invention can be found in at least one egg nem of the parts to be connected an opening for the passage of the plasma jet have, which makes the heating of the underlying part easier and faster and the welding process takes less time.

Diese dazu notwendige Öffnung kann kurz vor dem Aufbringen des Plasmab renners gebildet werden, bspw. durch ein an diesem angeordnetes Trennwerk zeug.This opening, which is necessary for this, can be made shortly before the application of the plasma renners are formed, for example by a separator arranged thereon stuff.

Die verschweißten Fahrzeug-Teile können Hohlkörper, geschlossene Profile oder Massivteile oder Bleche, die mit Hohlkörpern, geschlossenen Profilen, Mas sivteilen oder mit Blechen verbunden sind, sein.The welded vehicle parts can be hollow bodies, closed profiles or solid parts or sheets that are made with hollow bodies, closed profiles, mas divide or connected with sheet metal.

Die verschweißten Fahrzeug-Teile können mindestens teilweise aus Stahl, Eisen, Aluminium, Kupfer, Magnesium und anderen Leichtmetallen, Titan und ih ren Legierungen oder Kunststoff bestehen.The welded vehicle parts can at least partially be made of steel, Iron, aluminum, copper, magnesium and other light metals, titanium and ih ren alloys or plastic.

Dabei kann bspw. mindestens ein Hohlkörper ein mittels des IHV-Verfahrens hergestelltes Teil sein, wobei gerade diese Teile in letzter Zeit häufiger eingesetzt werden - so für Motorblockaufhängungen; Rahmenkonstruktionen, Fach werkkonstruktionen oder aber auch Raumlenkerachskonstruktionen. Bisher war es immer problematisch, an den aufgrund der Form sehr verwindungssteifen Hohlprofilen andere Teile, wie Bleche oder Vollprofile, anzuschließen - erfin dungsgemäß ist diese spezielle Problematik dadurch gelöst. Typischerweise ist bei den verschweißten Fahrzeugteilen mindestens eine Schweißnaht eine Stumpfnaht zwischen den Teilen - sie können aber auch durch Schweißpunkte verbunden sein oder es kann eine Kehlnaht vorliegen, wie sie insbesondere bei auf Trägern aufgeschweißten Karosserieblechen günstig ist, wobei also Hohlkör per, geschlossene Profile oder Massivteile mit Blechen verbunden werden.In this case, for example, at least one hollow body can be inserted using the IHV method be a manufactured part, these parts in particular being used more recently become - so for engine block suspensions; Frame constructions, compartment plant constructions or also space steering axle constructions. So far it always problematic on the very torsionally stiff due to the shape Hollow profiles to connect other parts, such as sheets or solid profiles - invent This special problem is solved accordingly. Typically in the welded vehicle parts at least one weld Butt seam between the parts - but they can also be welded be connected or there may be a fillet weld, such as in particular body sheets welded to beams is cheap, so hollow body closed profiles or solid parts can be connected with metal sheets.

Die Erfindung betrifft auch verschweißte Fahrzeug-Teile, wobei die Teile Fahrzeug-Rahmenteile oder Teile von Gitterrahmen sind. Es können insbeson dere Fahrwerksteile (Unterrahmen) ebenso wie Gitterrahmenteile (Oberrahmen teile) untereinander mittels Stumpfnaht, Kehlnaht oder Punktschweißen unterei nander oder aber mit flächigen Blechteilen (Bodenbleche, Karosseriebleche mit geschlossenen Profilen, wie Rahmenteilen durch Punktschweißen (mit und ohne Lochung) oder durch einseitiges Bahnschweißen/durch das flächige Blech hin durch) oder mittels Kehlnaht oder Stumpfschweißung miteinander verbunden werden. Insbesondere können auch flächige Bleche mit Rahmenteilen, wie A-, B- oder C-Säule, Gitterrahmen etc. verbunden werden.The invention also relates to welded vehicle parts, the parts Vehicle frame parts or parts of lattice frames are. In particular, other chassis parts (subframe) as well as lattice frame parts (top frame parts) with each other by means of butt weld, fillet weld or spot welding nander or with flat sheet metal parts (floor panels, body panels with closed profiles, such as frame parts by spot welding (with and without Perforation) or by one-sided web welding / through the flat sheet metal by) or by means of fillet weld or butt welding become. In particular, flat sheets with frame parts, such as A-, B or C pillar, lattice frame etc. can be connected.

Zur Erhöhung der Schweißgüte kann beim Schweißen ein gewisser Anpreß druck auf die zu verbindenden Flächen/Teile aufgebracht werden.To increase the welding quality, a certain amount of pressure can be applied during welding pressure on the surfaces / parts to be connected.

Dabei können die Teile im aufgeheizten Bereich teilweise oder vollständig schmelzen und/oder ein Schweißhilfsmaterial oder Lot zum Schmelzen gebracht werden.The parts in the heated area can be partially or completely melt and / or a welding auxiliary material or solder melted become.

Bspw. werden Hohlkörper, geschlossene Profile oder Massivteile mit zumin dest teilweise anliegenden Blechen verbunden. Eine typische Anwendung ist die Verbindung von Trägerteilen im Fahrzeugbau, wobei darin auch Land-, Luft- und Wasserfahrzeuge enthalten sind, mit Blechen - ein typisches Einsatzgebiet ist die Verbindung zwischen Trägerteilen der Bodengruppe eines Automobils mit Ble chen, wie Bodenblechen - es können aber auch im Flugzeugbau hohle Rohre mit Blechen verbunden werden od. dgl. Dem Fachmann sind entsprechende Anwen dungen offensichtlich.E.g. hollow bodies, closed profiles or solid parts with at at least partially connected sheet metal. A typical application is that Connection of carrier parts in vehicle construction, including land, air and Watercraft are included, with sheet metal - a typical application is that Connection between carrier parts of the floor assembly of an automobile with ble like floor panels - but hollow tubes can also be used in aircraft construction Metal sheets are connected or the like. Appropriate applications are the expert obvious.

Aufgrund der extrem kleinen Brennflecke, die das erfindungsgemäße Verfah ren - ähnlich wie das aufwendigere Laserschweißen - bieten kann, erscheint es aber auch geeignet, dann eingesetzt zu werden, wo Zerstörungen des Metallgefü ges durch zu hohe Schweißtemperaturen drohen, oder wo Bleche ohne große Schweißnähte verschweißt werden sollen. Im Gegensatz zum Laserschweißen kann die Größe des Brennflecks aber einfach durch Düsendurchmesser, Strom stärke od. dgl. leicht geregelt werden und den Gegebenheiten angepaßt werden.Because of the extremely small focal spots that the inventive method it appears - similar to what more complex laser welding can offer but also suitable to be used where there is destruction of the metal structure due to excessive welding temperatures, or where sheet metal without large Weld seams are to be welded. In contrast to laser welding can determine the size of the focal spot simply by nozzle diameter, current strength or the like can be easily regulated and adapted to the circumstances.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigt, auf die diese aber keines wegs beschränkt ist, näher erläutert. Hierbei zeigt:The invention will now be described with reference to the accompanying drawings shows preferred embodiments of the invention, but none of them is limited, explained in more detail. Here shows:

Fig. 1 eine mögliche Anordnung des Plasmabrenners auf eine Kombination eines Hohlkörpers mit einem darüberliegenden gelochten Blech zum Verschwei ßen. Fig. 1 shows a possible arrangement of the plasma torch on a combination of a hollow body with an overlying perforated plate for welding.

Fig. 2 eine weitere mögliche Anordnung des Plasmabrenners auf eine Kombination eines Hohlkörpers mit darüberliegendem ungelochtem Blech zum Aufschweißen. Fig. 2 shows another possible arrangement of the plasma torch on a combination of a hollow body with an unperforated sheet metal for welding.

Fig. 3 und 3a weitere mögliche Anordnungen des Plasmabrenners zum Verbinden eines Hohlteils mit einem Blech durch eine Kehlnaht; FIGS. 3 and 3a further possible arrangements of the plasma torch for connecting a hollow part with a sheet by a fillet weld;

Fig. 4 eine mögliche Anordnung eines Brenners zum Herstellen einer Stumpfnaht zwischen zwei Hohlteilen (im Längsschnitt); und FIG. 4 shows a possible arrangement of a burner for producing a butt joint between two hollow parts (in longitudinal section); and

Fig. 5 das Verbinden von zwei Blechen durch eine Stumpfnaht. Fig. 5 the connection of two sheets by a butt seam.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird erfindungsgemäß durch Plasmaschweißen mittels eines Plasmabrenners 20 ein hier im Querschnitt schematisch dargestellter Hohlkörper 40 mit einem darüberliegenden gelochten Blech 30 verbunden, ohne daß sich der Hohlkörper durch die thermische Behandlung verzieht. Hierbei wird das flächige Blech 30 mit oder ohne Aushalsung/Schweißbuckel gelocht und an den Hohlkörper 40 in Schweißposition gelegt. Durch das Loch wird ein Plasma strahl so eingeführt, daß er im Randbereich der Öffnung im Blech 30 und auf der Außenoberfläche des dahinterliegenden Hohlteils 40 auftrifft. Dadurch werden beide Teile im zu verbindenden Bereich schnell aufgeheizt und verschweißt. Hierbei kann zur Unterstützung des Schweißvorgangs Druck auf die zu verbin denden Teile 30, 40 aufgebracht werden.As shown in Fig. 1, according to the invention by plasma welding using a plasma torch 20, a hollow body 40, shown here schematically in cross section, is connected to an overlying perforated plate 30 without the hollow body being distorted by the thermal treatment. Here, the flat sheet 30 is perforated with or without a neck / welding boss and placed on the hollow body 40 in the welding position. A plasma jet is introduced through the hole so that it strikes in the edge region of the opening in the sheet metal 30 and on the outer surface of the hollow part 40 lying behind it. As a result, both parts are quickly heated and welded in the area to be connected. In order to support the welding process, pressure can be applied to the parts 30 , 40 to be connected.

Es versteht sich von selbst, daß zwischen die zu verbindenden Materialien auch ein Lot aufgebracht werden kann und diese Materialien, je nach Bedarf und Ausgangsmaterial und Anforderungen an Verbindungstemperatur und Verbin dungsart, auch verlötet werden können.It goes without saying that between the materials to be joined a solder can also be applied and these materials, as needed and Starting material and requirements for connection temperature and connection type of connection, can also be soldered.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbin dungsverfahrens gezeigt, bei der der Plasmastrahl außen auf das Blech, das un gelocht bleibt, gerichtet wird. Auch auf diese Art können die beiden Teile mitein ander verbunden werden - es ist allerdings höhere Energie notwendig, als bei ei nem gelochten Blech. Dies bedeutet entweder längere Schweißzeiten oder aber höhere Energie des Plasmastrahls.In Fig. 2, a further embodiment of the connec tion method according to the invention is shown, in which the plasma jet is directed outside onto the sheet that remains unperforated. The two parts can also be connected to each other in this way - however, more energy is required than with a perforated sheet. This means either longer welding times or higher energy of the plasma beam.

In Fig. 3 ist eine weitere mögliche Anordnung einer Kehlnaht zwischen einem flächigen Bleche 30 mit einem Hohlteil 40 gezeigt. Hierbei handelt es sich um ungelochte Teile. Dadurch, daß hier nun eine Kehlnaht zwischen Blech und Hohlteil hergestellt werden kann, ist aufgrund der geringen thermischen Belastung der Teile die Oberfläche des Bleches unversehrt und kann entsprechend optisch einwandfrei bspw. lackiert od. dgl. werden. Entsprechende Materialien sind dem Fachmann geläufig. Wie in Fig. 3a gezeigt, kann mittels einer derartigen Kehlnaht auch ein einzelnes Blech auf ein Hohlteil aufgeschweißt werden.In Fig. 3 a further possible arrangement is shown of a fillet weld between a flat sheet 30 with a hollow portion 40. These are unperforated parts. Due to the fact that a fillet weld can now be produced between the sheet and the hollow part, the surface of the sheet is intact due to the low thermal load on the parts and can be painted or the like, for example. Appropriate materials are familiar to the person skilled in the art. As shown in FIG. 3a, such a fillet weld can also be used to weld an individual sheet onto a hollow part.

Zur besseren Konzentrierung des Gasplasma kann eine Leiteinrichtung vor gesehen sein, die das erhitzte Gasplasma auf einen schmalen Bereich eingrenzt und so eine Konzentration des Plasma-Gasstrahls und der dadurch geleiteten Wärmeenergie unterstützt.A guide device can be provided for better concentration of the gas plasma be seen, which limits the heated gas plasma to a narrow area and so a concentration of the plasma gas jet and the ones guided thereby Thermal energy supports.

In Fig. 4 ist eine weitere möglicher Anordnung gezeigt. Hierbei soll ein Hohlteil 40 mit einem weiteren Hohlteil verbunden werden - hier zwei Teile eines Gitterrahmens aus Aluminium. Der Plasmabrenner wird hier zur Herstellung einer Stumpfnaht eingesetzt, die eine hohe Belastbarkeit aufweist.In FIG. 4 is another possible arrangement is shown. Here, a hollow part 40 is to be connected to a further hollow part - here two parts of a lattice frame made of aluminum. The plasma torch is used here to produce a butt seam that has a high load capacity.

In Fig. 5 ist der Einsatz des Plasmaschweißens zum Verbinden von zwei flä chigen Blechen gezeigt.In Fig. 5, the use of plasma welding is shown for connecting two sur fa speaking sheets.

example 1 Manufacture of a framework for a motor vehicle superstructure

Ein hohler Aluminium-Fachwerkstab mit einer Wandstärke von 3,5 mm wird durch ein gepulstes Schutzgas-Plasmaschweißverfahren mit einer Pulsfrequenz von 20 Hz mit einem ebenfalls hohlen Fachwerksknotenteil aus Aluminium mit ei ner Wandstärke von 4 mm stumpf verschweißt. Das so hergestellte Fachwerk ist leicht und enthält keine doppelten Wände, wodurch gegenüber Fachwerken mit Knoten, auf die Stäbe aufgesteckt werden, eine erhebliche Gewichtsersparnis möglich ist.A hollow aluminum truss rod with a wall thickness of 3.5 mm through a pulsed inert gas plasma welding process with a pulse frequency of 20 Hz with a likewise hollow half-timbered knot part made of aluminum with egg a wall thickness of 4 mm butt welded. The truss produced in this way is lightweight and contains no double walls, which makes it more than half-timbered with Knots on which rods are attached make considerable weight savings is possible.

Gegebenenfalls kann das Plasmaschweißen unter Schutzgas durchgeführt werden, wo durch es möglich ist, leicht oxidierende Materialien zu schweißen.If necessary, the plasma welding can be carried out under protective gas, where it is possible to weld easily oxidizing materials.

Example 2 Production of a sheet welded onto a B-pillar

Auf eine IHV-geformte hohle B-Säule eines Kraftfahrzeugs wird ein Stahl-Ka rosserieblech einer Stärke von 1 mm durch einen mit 40 Hz gepulsten Plas mastrahl über eine Kehlnaht aufgeschweißt. Das Blech behielt seine unversehrte, glatte Oberfläche, wodurch nach dem Lackieren eine einwandfreie Oberfläche entsteht.On a IHV-shaped hollow B-pillar of a motor vehicle, a steel Ka horse-drawn sheet metal with a thickness of 1 mm through a plas pulsed with 40 Hz mast beam welded over a fillet weld. The sheet kept its intact, smooth surface, which creates a perfect surface after painting arises.

Weitere Ausgestaltungen und Fortentwicklungen sind im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche dem Fachmann offensichtlich und der Schutzum fang ist keineswegs auf die hier beispielhaft aufgeführten Ausführungsformen be grenzt, die lediglich zur Erläuterung dienen sollen.Further refinements and developments are part of the Scope of protection of the claims obvious to the expert and the protective Catch is by no means be on the exemplary embodiments listed here limits, which should only serve for explanation.

Claims

1. A method for joining adjacent vehicle parts, characterized in that a plasma jet is directed at least on one side of the parts to be connec ded and so the parts to be connected are welded locally.

2. The method according to claim 1, characterized in that the welding using soldering material between the parts.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in min at least one of the parts to be connected has an opening for the passage of the plasma mastrahls is provided.

4. The method according to claim 3, characterized in that the opening is formed prior to the application of the plasma jet.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized shows that hollow bodies, closed profiles or solid parts or sheets un one above the other and / or with hollow bodies, closed profiles or solid parts or sheets are connected.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized records that the parts to be welded at least partially made of steel, egg sen, aluminum, copper, light metal, titanium, their alloys or plastic consist.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized records that the hollow body is a part produced by the IHV process.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized indicates that it creates a butt weld, weld spots or fillet welds.

9. Use of plasma welding for the connection of vehicle parts len.

10. Use of plasma welding for the connection of Vehicle parts made of aluminum or aluminum alloys and / or iron or Iron alloys, including steels.

11. Welded vehicle parts, characterized in that the Weld created by a method according to any one of claims 1-8 is.

12. Welded vehicle parts according to claim 11, characterized in that they are hollow bodies, closed profiles or solid parts or sheet metal are with hollow bodies, closed profiles, solid parts or flat Sheets are connected.

13. Welded vehicle parts according to claim 11 or 12, characterized ge indicates that the welded parts are at least partially made of steel, iron, Aluminum, copper, magnesium, light metal, titanium and their alloys or Plastic.

14. Welded vehicle parts according to one of claims 11-13, characterized characterized in that the hollow body is a manufactured by means of the IHV process Is part.

15. Welded vehicle parts according to one of claims 11-14, characterized characterized in that at least one weld seam is a butt seam, butt seam, Fillet weld between the parts.

16. Welded vehicle parts according to one of claims 11-15, characterized characterized in that they are at least partially connected by welding spots are.

17. Welded vehicle parts according to one of claims 11-16, characterized characterized in that the parts of vehicle frame parts or parts of lattice men are.,

18. Welded vehicle parts according to one of claims 11-16, characterized characterized in that flat sheets such as floor panels, body panels, with Upper frame parts, such as the A, B or C pillar or lattice frame or lower frame parts, such as side members, are connected.