DE19729566A1 - Metal sandwich plate for lightweight especially automotive construction - Google Patents
Metal sandwich plate for lightweight especially automotive constructionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Metallverbundplatte mit zwei Au ßenblechen, die durch Erhebungen einer dazwischen angeordne ten Leichtbaustrukturtafel auf Abstand gehalten sind, wobei die Leichtbaustrukturtafel und die Außenbleche an den Erhe bungen miteinander verbunden sind.The invention relates to a metal composite panel with two Au outer sheets, which are arranged by elevations between them ten lightweight structure panel are kept at a distance, whereby the lightweight structure panel and the outer sheets on the ridges exercises are connected.
Derartige, gelegentlich auch als Sandwichplatten bezeichnete, Metallverbundplatten werden üblicherweise im Leichtbau ver wendet. Diese Verbundplatten zeichnen sich sowohl durch ge ringes Eigengewicht und hohe Steifigkeitswerte, als auch durch ihre akustischen Dämm- und Dämpfungseigenschaften sowie eine hohe Wärmeisolierung aus. Jedoch müssen diese Metallver bundplatten weitgehend vorgefertigt werden, da sich Umform vorgänge im Anschluß an die Verbindung der einzelnen Schich ten untereinander nur noch sehr begrenzt durchführen lassen, ohne dabei die Verbindung zwischen den Schichten oder die Schichten selbst zu beschädigen.Such, sometimes also referred to as sandwich panels, Metal composite panels are usually used in lightweight construction turns. These composite panels are characterized by ge low weight and high stiffness values, as well through their acoustic insulation and damping properties as well high thermal insulation. However, these Metallver Collar panels are largely prefabricated as there is forming operations following the connection of the individual layers only have very limited time between them, without losing the connection between the layers or the Damage layers themselves.
Um die Umformungseigenschaften derartiger Verbundplatten zu verbessern, wird entsprechend der DE 44 30 428 vorgeschlagen, die Erhebungen der Leichtbaustrukturtafel mit Aussparungen bzw. Schlitzen zu versehen. Durch diese Aussparungen werden die Erhebungen in begrenztem Maße nachgiebig, so daß sie kleine ausgleichende Relativbewegungen ausführen können und so ein Auftrennen der Verbindungsstellen zwischen der Leicht baustrukturtafel und den Außenblechen verhindert wird. Mit dieser bekannten Verbundplatte lassen sich zwar Verformungs vorgänge durchführen, die für Außenhautteile einer Fahrzeug karosserie notwendig sind, jedoch sind solche Metallverbund platten für komplizierter geformte Bauteile im Fahrzeuginne ren, wie zum Beispiel eine Stirnwand zwischen Motorraum und Fahrgastzelle, eine Rückwand zwischen Kofferraum und Fahr gastzelle, eine Tanktrennwand, ein Fahrzeugboden oder der gleichen, weniger geeignet. Darüber hinaus ist die Herstel lung der die Zwischenschicht bildenden bekannten Leicht baustrukturtafel relativ aufwendig.To the forming properties of such composite panels improve, it is proposed according to DE 44 30 428 the surveys of the lightweight structure panel with recesses or slots. Through these recesses the surveys are yielding to a limited extent so that they can perform small compensating relative movements and such a separation of the connection points between the light structural panel and the outer sheets is prevented. With this known composite panel can be deformed Carry out operations for the outer skin parts of a vehicle bodywork are necessary, however, such metal composite plates for more complex shaped components in the vehicle interior such as an end wall between the engine compartment and Passenger cell, a rear wall between the trunk and the driver guest cell, a tank partition, a vehicle floor or the same, less suitable. In addition, the manufacturer the known light forming the intermediate layer building structure panel relatively complex.
Bei einer anderen, aus DE 39 35 120 bekannten Metallverbund platte werden die Verformungseigenschaften dadurch verbes sert, daß als Leichtbaustrukturtafel ein Metallgitter verwen det wird, welches vor der Verbindung mit den Außenblechen un ter Abflachung seiner Gitterknotenpunkte verformt wird. Auf diese Weise werden vergrößerte Verbindungsflächen zwischen dem Metallgitter und den Außenblechen erzielt, die eine ver stärkte Verbindung zwischen den Schichten ermöglichen mit der Folge, daß größere Umformungen der Metallverbundplatte durch führbar sind. Zwar lassen sich bei dieser bekannten Metall verbundplatte größere Umformvorgänge durchführen, jedoch ist die Herstellung einer solchen Verbundplatte aufwendig, da das als Leichtbaustrukturtafel verwendete Metallgitter relativ teuer ist und vor seiner Verbindung mit den Außenblechen mit tels eines Kaltwalzvorganges oder Warmwalzvorganges behandelt werden muß, um zum einen die Gitterknotenpunkte auf die Dicke der Stege abzuflachen und zum anderen die Gitterknotenpunkte dabei in sich zu verschweißen.In another metal composite known from DE 39 35 120 the deformation properties are thereby improved sert that use a metal grid as a lightweight structural panel det, which is un before the connection with the outer sheets ter flattening its lattice nodes is deformed. On this way enlarged connection areas between the metal grille and the outer panels achieved a ver allow strong connection between the layers with the Consequence that larger deformations of the metal composite plate through are feasible. Although with this known metal carry out larger forming operations, however the production of such a composite panel is expensive, since that Relatively used metal grid as a lightweight structural panel is expensive and before connecting it to the outer sheets treated a cold rolling or hot rolling process must first be the grid nodes on the thickness flatten the webs and secondly the grid nodes thereby welding into itself.
Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine eingangs genannte Metallverbundplatte mit einem konstruktiv einfachen Aufbau anzugeben, mit der relativ komplizierte Um formvorgänge durchführbar sind und die einfach herstellbar ist.The invention is therefore concerned with the problem of a metal composite plate with a constructive simple structure to specify, with the relatively complicated order molding processes are feasible and easy to manufacture is.
Bei einer gattungsgemäßen Metallverbundplatte wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Leichtbaustrukturtafel als Streckmetalltafel ausgebildet ist. Eine Streckmetalltafel wird durch Schneiden bzw. Stanzen und Recken bzw. Umbiegen von im allgemeinen regelmäßig aufeinanderfolgenden Bereichen aus einer Metalltafel hergestellt und bietet an seinen Erhe bungen relativ große Verbindungsflächen, so daß der damit ge bildete Metallverbund eine erhöhte Festigkeit aufweist und sich in hohem Maße ohne Beschädigungen umformen läßt. Darüber hinaus ist Streckmetall ein im Handel erhältliches Massenpro dukt, an dem vor seiner Einbindung in den erfindungsgemäßen Metallverbund keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte durch geführt werden müssen. Somit ergibt sich eine besonders ein fach herstellbare und folglich preiswerte Metallverbundplat te.In the case of a generic metal composite panel, this is Problem solved in that the lightweight structure panel as Expanded metal plate is formed. An expanded metal sheet is made by cutting or punching and stretching or bending of generally consecutive areas Made from a metal sheet and offers on its hehe Exercises relatively large connection areas, so that the ge formed metal composite has increased strength and can be reshaped to a large extent without damage. About that Expanded metal is also a commercially available mass pro duct on which before its integration into the invention Metal composite no additional processing steps must be performed. This results in a particularly one easy to manufacture and therefore inexpensive metal composite plate te.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallverbundplatte, können die Außen bleche und die Streckmetalltafel aus dem gleichen Werkstoff bestehen und insbesondere an den Erhebungen der Streckmetall tafel durch Verlöten oder Verschweißen miteinander verbunden sein. Auf diese Weise wird ein besonders einfach recyclebares Bauelement gebildet, dessen Werkstoff ohne zusätzliche Bear beitung der Wiederverwertung zugeführt werden kann.According to a particularly advantageous embodiment the metal composite panel according to the invention, the outside sheets and the expanded metal sheet made of the same material exist and in particular on the surveys of expanded metal board connected by soldering or welding be. This makes it particularly easy to recycle Component formed, the material without additional Bear processing can be recycled.
Weitere wesentliche Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles.Other essential features and advantages result from the subclaims and from the description below of an embodiment.
Es zeigen, jeweils schematisch,Each shows schematically
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine übliche Streckmetalltafel und Fig. 1 is a plan view of a conventional expanded metal sheet and
Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend der Schnittlinie A-A aus Fig. 1 der Streckmetalltafel, die in eine erfin dungsgemäße Metallverbundplatte eingebunden ist. Fig. 2 shows a longitudinal section along the section line AA from Fig. 1 of the expanded metal sheet, which is incorporated into an inventive metal composite panel.
Entsprechend Fig. 1 weist eine Streckmetalltafel 1 auf ihrer Oberfläche sich bezüglich ihrer in der Zeichenebene liegenden Mittelebene abstehende Erhebungen 2 auf. Diese Erhebungen verlaufen entsprechend dem speziellen Ausführungsbeispiel in zueinander versetzt angeordneten parallelen Reihen, und ste hen abwechselnd in beiden Richtungen von der Mittelebene der Streckmetalltafel 1 ab. Die Erhebungen 2 der Streckmetallta fel 1 können auch auf andere Weise ausgebildet sein.According to Fig. 1, with respect to their projecting in the plane lying mid-plane bumps 2 on an expanded metal panel 1 on their surface. According to the special exemplary embodiment, these elevations run in parallel rows arranged offset from one another, and alternately protrude in both directions from the central plane of the expanded metal sheet 1 . The elevations 2 of the expanded metal panel 1 can also be designed in other ways.
Entsprechend Fig. 2 ist beiderseits der Streckmetalltafel jeweils ein Außenblech 3 aufgelegt und an den Erhebungen 2 mit der Streckmetalltafel 1, beispielsweise durch Verschwei ßen oder Verlöten, verbunden. Auf diese Weise werden die Au ßenbleche 3 durch die Erhebungen 2 der Streckmetalltafel beabstandet und zusammen mit der Streckmetalltafel 1 zu der erfindungsgemäßen Metallverbundplatte verbunden.According to FIG. 2, both sides of the expanded metal panel placed in each case an outer panel 3 and SEN at the elevations 2 with the expanded metal panel 1, for example by Verschwei or soldering, respectively. In this way, the outer metal sheets 3 are spaced apart by the elevations 2 of the expanded metal sheet and connected together with the expanded metal sheet 1 to form the metal composite panel according to the invention.
Durch die relativ großen Auflageflächen, mit denen die Erhe bungen 2 an den Außenblechen 3 aufliegen und mit diesen ver bunden sind, ergibt sich eine hohe Festigkeit zwischen der Streckmetalltafel 1 und den Außenblechen 3, so daß auch stär kere Verformungsvorgänge ohne Beschädigung der Verbindung zwischen den Außenblechen 3 und der Steckmetalltafel 1 durch geführt werden können. Die Struktur der Streckmetalltafel ermöglicht dabei Dehnungen und Stauchungen zu folgen, die sich aufgrund von Verformungsvorgängen ausbilden, wobei die Fixierungsstellen an den Erhebungen 2 bzw. den Außenblechen 3 Relativbewegungen zueinander durchführen können. Due to the relatively large contact surfaces with which the elevations 2 rest on the outer sheets 3 and are connected with these, there is a high strength between the expanded metal sheet 1 and the outer sheets 3 , so that even stronger deformation processes without damaging the connection between the Outer sheets 3 and the plug metal panel 1 can be performed. The structure of the expanded metal sheet enables expansions and compressions to follow, which are formed due to deformation processes, the fixing points on the elevations 2 and the outer sheets 3 being able to perform relative movements to one another.
Die erfindungsgemäße Metallverbundplatte weist somit ein gu tes Umformverhalten auf und gewährleistet für die daraus ge fertigten Bauteile eine hohe Steifigkeit, gute akustische Dämmeigenschaften und Wärmeisoliereigenschaften. Darüber hin aus sind herkömmliche Verbindungstechniken möglich und es wird eine Gewichtsreduzierung erzielt.The metal composite panel according to the invention thus has a gu forming behavior and guarantees for the resulting manufactured components high rigidity, good acoustic Insulation properties and thermal insulation properties. Beyond that from conventional connection techniques are possible and it weight reduction is achieved.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial kann insbesondere in Fahrzeugkarosserien für im wesentlichen ebene Blechteile ver wendet werden, zum Beispiel als Stirnwand, Hauptboden, Heck boden, Rückwand, Tanktrennwand und Radkasten. Die sich für das Fahrzeug ergebenden Vorteile liegen vor allem in der Ge wichtseinsparung gegenüber herkömmlichen Blechbauteilen, in der erhöhten Steifigkeit, was zu einer Verbesserung des Crash-Verhaltens führt, und in einem verbesserten akustischen Verhalten, wobei insbesondere eine erhöhte Schalldämmung von besonderem Vorteil ist.The composite material according to the invention can in particular Vehicle bodies for essentially flat sheet metal parts ver can be used, for example as a bulkhead, main floor, rear floor, rear wall, tank partition and wheel arch. Who are for The advantages of the vehicle lie primarily in its ge weight saving compared to conventional sheet metal components, in the increased rigidity, which leads to an improvement in the Crash behavior results, and in an improved acoustic Behavior, in particular an increased sound insulation of is a particular advantage.
Um die Außenbleche 3 mit der als Streckmetalltafel 1 ausge bildeten Leichtbaustruktur zu verbinden, eignet sich eine Schweißverbindung oder eine Lötverbindung, auch ist eine Ver bindung durch Klebung möglich. Bevorzugte Werkstoffe für die Außenbleche 3 und die Streckmetalltafel 1 sind Stahl oder Aluminium, wobei vorzugsweise die Außenbleche 3 und das Streckmetall 1 aus dem gleichen Werkstoff gefertigt sind, um eine Verbesserung der Recyclingfähigkeit des zu fertigenden Bauteiles zu erzielen. Jedoch kann auch, um besonderen Stei figkeits- bzw. Gewichtsanforderungen zu entsprechen, eine Werkstoffmischung in der Gestalt vorgesehen sein, daß bei spielsweise die Außenbleche 3 aus Stahl und die Streckmetall tafel 1 aus Aluminium hergestellt sind, wobei sich dann eine Klebeverbindung als vorteilhaft erweist.In order to connect the outer sheets 3 with the lightweight structure formed as expanded metal panel 1 , a welded connection or a soldered connection is suitable, and a connection by gluing is also possible. Preferred materials for the outer sheets 3 and the expanded metal sheet 1 are steel or aluminum, the outer sheets 3 and expanded metal 1 preferably being made of the same material in order to improve the recyclability of the component to be manufactured. However, in order to meet special stiffness or weight requirements, a material mixture can be provided in the shape that, for example, the outer sheets 3 are made of steel and the expanded metal panel 1 is made of aluminum, with an adhesive connection then proving to be advantageous.
Für die Außenbleche werden dicken von 0,4 bis 0,8 mm und für die Streckmetalltafel von 0,4 bis 1,5 mm bevorzugt.For the outer sheets are thicknesses from 0.4 to 0.8 mm and for the expanded metal sheet from 0.4 to 1.5 mm is preferred.
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