DE102008017979A1

DE102008017979A1 - Verfahren zum Herstellen von Verbundbauteilen

Info

Publication number: DE102008017979A1
Application number: DE200810017979
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. Eipper; Wolfgang Dipl.-Ing. Fußnegger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2008-11-20

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Verbundbauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen für Kraftfahrzeuge, wobei zumindest ein als Strangpressprofil gefertigtes Bauteil in einem Gussverfahren zumindest bereichsweise umgossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zumindest bereichsweise Umgießen des Stangpressprofils ein Einlegeteil in den Innenraum des Strangpressprofils eingelegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Verbundbauteilen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Selbsttragende Leichtbaukarosserien für Kraftfahrzeuge bestehen in der modernen Skelettbauweise aus einer Mehrzahl von geschlossenen Hohlprofilen, welche entweder direkt oder über Knoten aus Gussbauteilen miteinander verbunden sind. Durch die Verwendung solcher Hohlprofile wird eine Gewichtsreduktion der Karosserie bei gleichzeitiger hoher Verwindungssteifigkeit erzielt. Aufgrund der hierfür verwendeten Leichtmetalllegierungen ergibt sich jedoch eine Reihe von Problemen beim Fügen der einzelnen Bauteile der Karosserie. Insbesondere bei Schweißverbindungen bilden sich um die Schweißnähte sogenannte Wärmeeinflusszonen, in denen unter Einwirkung der hohen Schweißtemperaturen sich die Gitterstruktur der gefügten Metallteile verändert. Solche Veränderungen können sich nachteilig auf die Beständigkeit einer derart gefügten Verbindung auswirken.
Für die Verbindung von Blechteilen mit Gussbauteilen sind Verfahren bekannt, bei denen die Blechteile zumindest teilweise direkt in die Gussform eingelegt und beim Formen des Gussbauteils von der Gussmasse umgossen werden. Beispielsweise offenbart die DE 103 57 939 A1 ein als dünnwandiges Stahlgussteil ausgestaltetes Karosseriebauteil für eine Tragrahmenstruktur einer selbsttragenden Fahrzeugkarosserie, in welches ein Stahlblech teilweise eingegossen ist. Der aus dem Gussbauteil hervorragende Teil des Stahlbleches dient dabei als Fügefläche zur Verbindung zur benachbarten Karosseriebauteilen.
Bei der Verbindung von Hohlprofilelementen mit Gussbauteilen nach solchen Verfahren stellt sich nun das Problem, dass insbesondere beim Umgießen von Hohlprofilen mittels eines Druckgussverfahrens die Hohlprofile durch den hohen Druck der Schmelzmasse verformt werden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist also, bestehende Verfahren zum Umgießen von Blechbauteilen so weiter zu entwickeln, dass auch das Fügen von Hohlprofilen mit Gussbauteilen ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch ein solches erfindungsgemäßes Verfahren wird ein Verbundbauteil aus einem Strangpressprofil und einem Gussbauteil hergestellt, wobei vor dem Angießen des Gussteiles an das Strangpressprofil ein Einlegeteil in das Profil eingelegt wird. Durch dieses Verfahren entsteht eine form- und kraftschlüssige Fügeverbindung zwischen dem Strangpressprofil und dem Gussteil, wobei das Einlegeteil auf vorteilhafte Weise eine unerwünschte Verformung des Profils durch den Druck der Schmelze verhindert. Solche Bauteile kombinieren vorteilhaft die hohe Verwindungssteifigkeit und das geringe Gewicht von in Form von Strangpressprofilen ausgeführten Karosseriebauteilen mit der allgemein hohen mechanischen Festigkeit von Gussbauteilen, wobei gleichzeitig eine hohe Verbindungsfestigkeit zwischen beiden Teilen gewährleistet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einlegeteil so ausgeführt, dass es ein Füllen des Strangpressprofils mit der Schmelzmasse während des Gussvorgangs zumindest bereichsweise verhindert. Ohne ein solches Einlegeteil würde die Gussmasse das verwendete Hohlprofil vollständig füllen und somit den Gewichtsvorteil des Hohlprofils zunichte machen. Das Verfahren ermöglicht dennoch eine zumindest bereichsweise Füllung des Profilinnenraums mit Gussmasse, da so im Inneren des Profils Gussstrukturen ausgebildet werden können, welche die mechanischen Eigenschaften des resultierenden Verbundbauteiles weiter vorteilhaft beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Einlegeteil so geformt, dass es eine teilweise Verformung des Strangpressprofils durch den Druck der Schmelze während des Gussvorgangs ermöglicht. Dadurch wird neben der stoffschlüssigen Verbindung durch das Umgießen gleichzeitig eine formschlüssige Verbindung ermöglicht und damit vorteilhaft die Verbindungsfestigkeit weiter erhöht.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform werden während des Gussvorganges zwei in Form von Strangpressprofilen geformte Bauteile so in die Gussform eingelegt und mit Einlegeteilen versehen, dass sie gemeinsam von der Gussmasse zumindest bereichsweise umgossen werden. Damit kann eine besonders stabile Verbindung zwischen zwei Profilbauteilen erzeugt werden. Weiterhin ermöglichen solche Verbundbauteile eine besonders günstige Kraftverteilung beim Karosseriebau in Skelettbauweise. Die Hohlprofile können dabei auf eine Funktion als Strebe des Tragwerks der Karosserie optimiert werden, während das die Profile verbindende Gussbauteil auf seine Funktion als Knoten des Tragwerks optimiert ist.
Im Folgenden wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei
1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß hergestelltes Verbundbauteil zeigt, und
2 einen Längsschnitt durch ein Verbundbauteil bestehend aus zwei Profil- und einem Gussanteil zeigt.
Ein im Ganzen als 10 bezeichnetes Verbundbauteil besteht aus einem als Hohlprofil ausgeführten Strangpressprofil 12, welches mit einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung 14 umgossen ist. Vor dem Guss wurde dabei ein Einlegeteil 16 in den Innenraum des Hohlprofils 12 eingebracht.
Das Einlegeteil füllt dabei nicht das komplette Innenvolumen des Strangpressprofils 12, sondern kommt lediglich in bestimmten Flächenbereichen 18, 18' in Anlage an das Strangpressprofil 12. In anderen Bereichen sind Beschnitte 20 des Einlegeteils 16 vorgesehen, so dass die Innenwandung 22 des Strangpressprofils 12 dort freiliegt. Durch den Druck der Schmelze insbesondere beim Umgießen des Strangpressprofils 12 mit einer Leichtmetalllegierung 14 in einem Druckgussverfahren verformt sich die Wandung des Strangpressprofils 12 im Bereich der Beschnitte 20, so dass nicht nur eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Strangpressprofil 12 und Schmelze 14 erzielt wird, sondern auch ein zusätzlich die Verbindunsfestigkeit erhöhender Formschluss zwischen den beiden Teilen des Verbundbauteiles erzeugt wird.
Bei besonders tiefer Ausbildung der Beschnitte 20' kann auch ein vollständiges Abscheren der Wandung des Strangpressprofils 12 erzielt werden, so dass der beschnittene Raum 20' ebenfalls von der Leichtmetalllegierung 14 ausgefüllt wird.
In 2 ist ein komplexeres Verbundbauteil gezeigt, bei welchem unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwei Strangpressprofilteile 12 und 12' über ein angegossenes Teil aus einer Leichtmetalllegierung 14 verbunden sind. Das Einlegeteil 16 ist dabei vorteilhaft so gestaltet, dass die Leichtmetalllegierung 14 die beiden Strangpressprofile 12 und 12' nicht nur stoff- und formschlüssig verbindet, sondern im Fügebereich der beiden Profile gleichzeitig auch weiter stabilisierende Stege 24 und 26 im Innenbereich der Profile ausbildet.
Weiterhin sind Beschnitte 20' des Einlegeteils 16 vorteilhaft so angelegt, dass das Gussbauteil aus der Leichtmetalllegierung 14 in Bereichen 28 die Wandung der Strangpressprofile 12 und 12' durchdringt und so für einen besonders stabilen Formschluss zwischen den Profilen 12 und 12' sorgt.
Die Form des Einlegeteils 16 kann dabei je nach Einsatzort des resultierenden Verbundbauteiles so optimiert werden, dass die Stege 24 und 26 auf eine besonders günstige Kraftleitung unter den Einsatzbedingungen des Bauteils 10 gestaltet sind. So können besonders form- und verwindungsstabile Bauteile bei gleichzeitig sehr geringem Eigengewicht und optimierter Verbindungsfestigkeit zwischen den Teilbauteilen erzeugt werden.

10: Verbundbauteil
12, 12': Profile
14: Leichtmetalllegierung
16: Einlegeteil
18, 18': Flächenbereiche
20, 20': Beschnitte
24, 26: Stege
28: formschlüssige Verbindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10357939 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen von Verbundbauteilen (10), insbesondere von Karosseriebauteilen für Kraftfahrzeuge, wobei zumindest ein als Strangpressprofil gefertigtes Bauteil (12, 12') in einem Gussverfahren zumindest bereichsweise umgossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zumindest bereichsweise Umgießen des Strangpressprofils (12, 12') ein Einlegeteil (16) in den Innenraum des Strangpressprofils (12, 12') eingelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (10) so ausgeführt ist, dass es einen Innenraum des Strangpressprofils (12, 12') während des Gießens zumindest bereichsweise von der Schmelze abtrennt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangpressprofil (12, 12') während des Umgießens durch den Druck der Schmelze zumindest bereichsweise verformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Strangpressprofile (12, 12') so mit einer Leichtmetallschmelze (14) umgossen werden, dass der Gussbereich eine stoffschlüssige Verbindung der zumindest zwei Strangpressprofile herstellt.
Verwendung eines durch ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 hergestellten Verbundbauteils (10) in der Tragrahmenstruktur einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs.