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CN105848822A - 用于制造由两种不同材料制成的构件连接系统的方法及相应的构件连接系统 - Google Patents

用于制造由两种不同材料制成的构件连接系统的方法及相应的构件连接系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造构件连接系统的方法，其包括以下步骤：提供由第一材料制成的第一构件(1)，将同样由第一材料制成的球或类似球形的元件(2)焊接到第一板材(1)上，提供由不同于第一材料的第二材料制成的第二板材(5)，在第二板材(5)中制造通孔(4)，其中，通孔(4)的至少一个边缘区段(6、6’)或整个环绕的边缘朝向第二板材的一侧翻卷弯曲或翘起弯曲，由此得到至少一个夹紧凸缘式的元件(2)，这样地组装这两个构件(1、5)，使得从第一板材(1)伸出的球(2)或类似球形的元件从第二板材(5)的与所述至少一个夹紧凸缘式的元件(6、6’)相反的那侧如此程度地插入通孔(4)中，使得球(2)或类似球形的元件在所述至少一个夹紧凸缘式的元件(6、6’)的那侧从通孔(4)至少部分地突出，并且通过至少部分地熔化所述至少一个夹紧凸缘式的元件(6、6’)将第二板材(5)与球(2)或类似球形的元件和/或与第一板材(1)焊接，从而熔化的第二材料流入到设置在第一板材(1)和球(2)或类似球形的元件之间的侧凹区域中，使得在球(2)或类似球形的元件和第二板材(5)和/或第一板材(1)之间除了材料锁合之外得到形状锁合。

Description

用于制造由两种不同材料制成的构件连接系统的方法 及相应的构件连接系统
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的特征的构件连接系统的方法以及一种按照权利要求13的特征的根据该方法制造的构件。
背景技术
由DE 10 2010 028 322 A1已知一种用于连接一个第一车辆构件与一个第二车辆构件的方法。在此首先将两个车辆构件插接在一起。为此在这两个车辆构件中的一个上安装有球，该球夹紧地插入到设置在另一个车辆构件中的孔中。在这两个车辆构件插接在一起之后将它们焊接。
发明内容
本发明的任务是，进一步改进上述方法，使得该方法可尽可能多方面地使用并且形成一种具有特别高的强度的构件连接系统。
该任务通过权利要求1或13的特征解决。本发明的有利的设计方案和进一步改进方案由从属权利要求得出。
本发明的出发点是一种用于制造构件连接系统的方法，其中，首先提供由第一材料制成的板材。第一板材尤其可以是钢板。在第一板材上焊接上球或类似球形的元件。球由与第一板材相同的材料制成，例如亦即由钢制成。此外提供第二板材，该第二板材由不同于第一材料的第二材料、例如铝制成。在第二板材中产生通孔，其中，通孔的至少一个边缘区段或整个环绕的边缘朝向第二板材的一侧翻卷弯曲，由此得到至少一个夹紧凸缘式的从第二板材伸出的元件。
在下一步骤中，将这两个板材组装在一起，并且是这样，即，从第一板材伸出的球或类似球形的元件从第二板材的与所述至少一个夹紧凸缘式的元件相反的一侧插入通孔中。球或类似球形的元件如此程度地插入通孔中，使得球或类似球形的元件在所述至少一个夹紧凸缘式的元件的那侧从通孔至少部分地突出。
本发明的核心(尤其是也相对于前面提到的DE 10 2010 028 322A1划界地)在于，通过至少部分地或完全地熔化所述至少一个夹紧凸缘式的元件将第二板材与球或类似球形的元件和/或与第一板材焊接。所述至少一个夹紧凸缘式的元件的部分的或完全的熔化按照本发明导致，熔化的第二材料流入到设置在第一板材和球或类似球形的元件之间的侧凹区域中，即，流入到球或类似球形的元件的下部区域中，在该区域中球或类似球形的元件与第一板材焊接。由此，在球或类似球形的元件和第二板材和/或第一板材之间除了通过焊接连接形成的材料锁合之外还得到形状锁合。在焊接之后，第二板材或由熔化的材料得到的焊缝紧密地并且直接地在侧凹区域中贴靠在球或类似球形的元件上。优选，在第二板材和球或类似球形的元件和第一板材之间没有空腔或空气夹杂。尤其是可以这样地完成焊接，使得焊缝环形地围绕球或类似球形的元件延伸，由此在第二板材和球或类似球形的元件之间得到流体密封的连接。
按照本发明的一种进一步改进方案，夹紧地组装这两个板材，使得所述至少一个夹紧凸缘式的元件从外部挤压靠到球或类似球形的元件上。
此外可以在第一板材和第二板材之间引入胶粘剂或粘接剂层。优选围绕球或类似球形的元件的区域应当保持没有粘接剂。尤其是粘接剂不应涂覆在这样的区域中，在所述区域中第一或第二板材在焊接时非常热，因为这会导致粘接剂的燃烧。例如可以规定，在围绕球或类似球形的元件2、3、5、10、15、20、25、30、35或40mm的区域中不将粘接剂引入到第一和第二板材之间。
按照本发明的一种进一步改进方案，焊接这样地进行，使得第二板材经由环绕光滑的焊缝光滑地过渡到球形的或类似球形的元件中。尤其可以规定，焊缝均匀地围绕整个球或类似球形的元件延伸，其中，焊缝可以关于延伸通过中心点并且通过球或类似球形的元件在第一板材上的支点的法线点对称。
如已经提到的那样，本发明尤其是适合于所谓的混合结构连接系统，即适合于第一构件由不同于第二构件的材料制成的构件连接系统。例如第一构件可以由钢制成并且第二构件可以由铝制成。术语“铝”在上下文中不仅包括纯铝而且包括铝合金。在焊接时，由此熔化例如由铝制成的第二构件的夹紧凸缘式的元件。
本发明的另一个重要的构思在于，焊缝无接触地借助电子控制的与球形的或类似球形的元件间隔开距离布置的焊接装置、尤其是借助激光焊接装置进行。这样的“远程-激光焊接”具有如下优点，即，没有焊接工具必须被直接引导到焊接部位上、即引导到球或类似球形的元件的区域中。通过“远程-激光焊接”也能够在比较难接近的构件区域中以简单方式制造高强度且高质量的“混合结构连接系统”，这能够使本发明实现多方面的应用可能性、尤其是在车身制造中。
按照本发明的一种进一步改进方案，借助电子的测量装置、尤其是借助光电子的测量装置无接触地检测球形的或类似球形的元件在空间中的位置。由于“连接元件”的球形形状，与所有其它(非球形的)构件几何形状相比，可实现特别简单地以光电子方式测定球或类似球形的元件的中心点。球形的或类似球形的元件的由测量装置提供的几何数据或位置数据可以尤其是提供给焊接装置或焊接装置的电子控制装置。焊接装置可以与此相应地根据测得的位置数据被控制。
附图说明
下面结合附图详细阐述本发明。其中：
图1示出在焊接之前的按照本发明的构件连接系统；和
图2示出在焊接之后的构件连接系统。
具体实施方式
图1示出一个第一板材1，该第一板材例如可以是钢板。在第一板材1上焊接有球或类似球形的元件2。在第一板材1和球或类似球形的元件2之间的焊接连接以附图标记3表示。球或类似球形的元件2由与第一板材1相同的材料制成。
在第一板材1上放置有一个设有通孔4的第二板材5。第二板材5由不同于第一板材1和球或类似球形的元件2的材料制成。例如第二板材5由铝或铝合金制成。
第二板材5的边缘向上翻卷弯曲或翘起弯曲。边缘6可以环绕地或在沿周向相互间隔开距离的多个位置上翻卷弯曲或翘起弯曲，由此得到一个环绕的夹紧凸缘或多个在周向上相互间隔开距离的夹紧凸缘式的元件6、6’。
通孔4和夹紧凸缘式的元件6、6’这样地确定尺寸，使得它们的净口径稍微小于球或类似球形的元件2的直径。
将第二板材5这样地安放到第一板材1上，使得球或类似球形的元件2从第二板材5的与夹紧凸缘式的元件6、6’相反的那侧插入到通孔4中。球或类似球形的元件2的直径与夹紧凸缘式的元件6、6’和第二板材5的厚度这样地相互匹配，使得球或类似球形的元件2从通孔4伸出至少一段。夹紧凸缘式的元件6、6’在此从外部挤压靠到球或类似球形的元件上，由此将该球或类似球形的元件夹紧地固定在第二板材5上。
借助光电子的测量系统7，例如借助摄像机和合适的分析评价电子装置，可以用简单方式测定球或类似球形的元件的位置。通过用光在不同位置处照射球或类似球形的元件2，在光电子的测量系统7的每个可想到的定向时精确地得到如下的相对位置，在该相对位置时入射到球或类似球形的元件2上的光束被全反射，亦即在该相对位置时入射到球或类似球形的元件2上的光束8与反射的光束8’重合。球或类似球形的元件2的中心点9自然必须位于光束8或8’的“延长线”上。当知道球的直径时，以该方式可以简单地测定球中心点的位置和因而整个球在空间中的位置。
在下一步骤中，在使用球或类似球形的元件2的测得的位置数据的情况下借助远离球或类似球形的元件2布置的焊接装置10(“远程-激光-焊接装置”)无接触地制造焊接连接。借助激光焊接装置10熔化多个夹紧凸缘式的元件6、6’或者在一个环绕的夹紧凸缘的情况下熔化该环绕的夹紧凸缘和/或球或类似球形的元件2的一部分和/或第一构件1的一部分。以该方式可以非常简单地产生环绕的、在质量方面极其高品质的、光滑的焊缝11。
如图2所示，焊缝11光滑地从第二构件5过渡到球或类似球形的元件2中。第二构件5的熔化的材料(夹紧凸缘材料)在此流入到位于球或类似球形的元件2和第一板材1之间的侧凹区域中。侧凹区域优选完全被焊接材料填充，由此在第二板材5和球或类似球形的元件2之间得到流体密封的连接。
因为第二板材5和/或球或类似球形的元件2和/或第一构件1的熔化材料流到侧凹区域中并且优选完全填满该侧凹区域，所以除了通过焊接连接形成的材料锁合的连接之外，还得到形状锁合。以该方式也可以在“混合结构连接系统”的情况下、即在两构件由不同材料制成的构件连接系统的情况下实现非常高的强度。

Claims (13)

1.用于制造构件连接系统的方法，包括以下步骤：
提供由第一材料制成的第一构件(1)，
将同样由第一材料制成的球或类似球形的元件(2)焊接到第一板材(1)上，
提供由不同于第一材料的第二材料制成的第二板材(5)，
在第二板材(5)中制造通孔(4)，其中，所述通孔(4)的至少一个边缘区段(6、6’)或整个环绕的边缘朝向第二板材(5)的一侧翻卷弯曲或翘起弯曲，由此得到至少一个夹紧凸缘式的元件(6、6’)，
组装这两个构件(1、5)，使得从第一板材(1)伸出的球或类似球形的元件(2)从第二板材(5)的与所述至少一个夹紧凸缘式的元件(6、6’)相反的那侧如此程度地插入通孔(4)中，使得所述球或类似球形的元件(2)在所述至少一个夹紧凸缘式的元件(6、6’)的那侧从通孔(4)至少部分地突出，和
通过至少部分地熔化所述至少一个夹紧凸缘式的元件(6、6’)将第二板材(5)与球或类似球形的元件(2)和/或与第一板材(1)焊接，从而熔化的第二材料流入到设置在第一板材(1)和球或类似球形的元件(2)之间的侧凹区域中，使得在球或类似球形的元件(2)和第二板材(5)和/或第一板材(1)之间除了材料锁合之外还得到形状锁合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，夹紧地组装两个板材，使得所述至少一个夹紧凸缘式的元件(6、6’)从外部挤压靠到球和/或类似球形的元件(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一板材(1)和第二板材(5)之间引入粘接剂层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，围绕球或类似球形的元件(2)的区域保持没有粘接剂。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，通过焊接使球或类似球形的元件(2)流体密封地与第二板材(5)连接。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述焊接这样地进行，使得第二板材(5)经由焊缝(11)环绕地光滑地过渡到球形或类似球形的元件(2)中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述焊缝(11)均匀地围绕整个球或类似球形的元件(2)延伸，其中，所述焊缝(11)关于延伸通过中心点(9)和球或类似球形的元件(2)在第一板材(1)上的支点的法线点对称。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述第一材料是钢。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，所述第二材料是铝或铝合金。
10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述焊缝(11)无接触地借助电子控制的与球形或类似球形的元件间隔开距离布置的焊接装置(10)、尤其是激光焊接装置产生。
11.根据权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，借助电子的测量装置(7)、尤其是借助光电子的测量装置无接触地检测球形或类似球形的元件(2)在空间中和/或相对于第一构件和/或第二构件(5)的位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述测量装置(7)给焊接装置(10)提供描述球形和类似球形的元件(2)的检测到的位置的信息。
13.构件，所述构件按照根据权利要求1至12之一所述的方法制成。
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