DE3038824C2

DE3038824C2 - Gegenstand aus einem Leichtmetallteil und einem Schwermetallteil

Info

Publication number: DE3038824C2
Application number: DE19803038824
Authority: DE
Inventors: Adolf 7701 Hilzingen Ames; Ulf Dipl.-Ing. 7707 Engen Hodel; Alfred 7705 Steisslingen Wagner
Original assignee: Aluminium Walzwerke Singen GmbH
Current assignee: Constellium Singen GmbH
Priority date: 1977-03-22
Filing date: 1980-09-19
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE3038824A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gegenstand aus einem Leichtmetallteil und einem damit verbundenen Schwermetallteil, der nach Patentanmeldung P 27 59 897.6-45 zwischen dem Leichtmetailteil und dem Schwermetallteil ein Profil aus einer Leichtmetallträgerkomponente und wenigstens einer damit auf dem Wege des Strangpressens metallisch verbundenen Auflage aus der anderen Werkstoffkomponente aufweist, wobei die beiden Werkstoffkomponenten mit jeweils entsprechenden Werkstoffen des Gegenstandes schmelzverschweißt sind.

Bei Vorrichtungen aus Leichtmetall einerseits und Schwermetallpartnern andererseits entstehen erhebliche Probleme dadurch, daß Schweißverbindungen zwischen diesen Teilen nicht oder nur unter großen Aufwand hergestellt werden können. Aus diesem Grunde ist man dazu übergegangen, beispielsweise Stahlträger und Aluminiumplatten dort miteinander zu verschrauben, wo sich eine Verbindung der beiden Werkstoffteile nicht umgehen läßt.

Vor allen Dingen hat sich dies als nachteilig beim Schiffsbau erwiesen, da sich Leichtmetallaufbauten nicht dicht mit dem Stahlgerüst des Schiffsrumpfes verbinden lassen; Schraubverbindungen können hier auch dann nicht die optische Lösung darstellen, wenn besondere Dichtungselemente gegen eindringendes Seewasser zwischengeschaltet werden.

Die geschilderten Nachteile konnten nur teilweise dadurch vermindert werden, daß man die unterschiedlichen Metalle durch Explosionsschweißen miteinander verband.

Durch die DE-OS 22 07 448 ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art bekanntgeworden, mittels dessen eine Aluminiumplatte am Boden eines Gefäßes aus rostfreiem Stahl dadurch festgelegt wird, daß eine Einlage aus einer Aluminiumfolie einer Stärke von 0,02 bis 0,1 mm zwischen die untere Außenfläche des Gefäßbodens aus rostfreiem Stahl und die Oberfläche der die Sohle bildenden Platte eingefügt und durch Diffusionsschweißen verbunden wird. Ein derartiges Verfahren ist nur auf Gegenstände geringer Größenordnung anwendbar. Darüber hinaus bleibt es auf bestimmte Formen beschränkt
Angesichts dieser Gegebenheiten hatte sich der Erfinder bei der Patentanmeldung P 27 59 897.6-45 das Ziel gesetzt, derartige Schweißverfahren so auszugestalten, daß ein vereinfachtes Herstellen von Schweißverbindungen zwischen Teilen aus unterschiedlichem Metall ermöglicht wird, ohne daß die Form dieser Teile eine bestimmte Rolle spielt und als Lösung gefunden, daß bei einem auf dem Wege des Strangpressens erzeugten Profil aus einer Leichtmetallträgerkomponente und wenigstens einer damit metallisch verbundenen Auflage aus der anderen Werkstoffkomponente jede der Werkstoff komponenten durch Schmelzschweißen mit dem Teil entsprechenden Werkstoffes verbunden wird. Dabei soll bevorzugt zwischen einem Werkstück aus Aluminium und einem Vorrichtungsteil aus Stahl, Kupfer od. dgl. Werkstoff ein Verbundprofil aus einem Aluminiumträger und ^iner damit metallisch verbundenen Auflage aus Stahl, Kupfer od. dgl. angeordnet werden. Der verwendete Begriff »Schwermetalle« soll alle Metalle erfassen, welche nicht zur Gruppe der Leichtmetalle zu rechnen sind.

Verbundprofile dieser Art können in an sich bekannter Weise auf dem Wege des Strangpressens hergestellt werden, beispielsweise nach dem in der DE-OS 24 32 541 beschriebenen Verfahren, und verbinden erfindungsgemäß Konstruktionsteile aus unterschiedlichem Metall in einer äußerst effektiven Weise.

Eine weitergehende Verbesserung jener Erfindung wird durch die vom Erfinder neu vorgeschlagene Maßgabe erzielt, daß nämlich eine Oberfläche des Profiles neben der Auflage eine Auflagefläche für den Leichtmetallteil aufweist.

Dabei ist das Verbundprofil bevorzugt rechteckigen Querschnittes mit in einem Querschnittseck angeordneten Profilband, dessen freie Oberfläche mit der benachbarten Anlagefläche für den Leichtmetallkörper fluchtet oder dazu im Abstand parallel verläuft, also schulterartig abgesetzt ist. Die letztgenannte Ausführungsform dient zur Verbindung von Blechen unterschiedlicher Dicke; beide beschriebenen Profile erlauben das Aneinanderfügen von Blechen od. dgl. derart, daß deren nach außen gerichtete Oberflächen miteinander fluchten. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die beiden Bleche od. dgl. unterschiedlichen Werkstoffes mit ihren Komponenten durch

Punktschweißen verbunden.

Bei derartigen Vorrichtungen treten keine Scherwirkungen auf. Die Sicherheit bei der Koppelung beider Metalle ist unverhältnismäßig hoch.

Im Rahmen dieser Erfindung liegt auch ein Verbund- ^r> profil mit Winkelquerschnitt und an wenigstens einem seiner Schenkel vorgesehenem Profilband als Schenkeloberfläche. Dank dieser Maßgabe können Bieche od. dg!, unterschiedlichen Werkstoffes — in Abhängigkeit vom Winkel des Winkeiquerschnittes — rechtwinkelig oder geneigt zueinander festgelegt werden. Wird beispielsweise ein Schenkel beidseits mit Profilband verseilen, üoi.nsn auch Aufbauten mit zwei in Abstand zueinander angebrachten Leichtmetallblechen hergestellt werden, wobei der Abstandhalter gleichzeitig Befestigungselement am ütahlboden ist. Verwandt mit diesen erfindungsgemäßen Verbundprofilen mit Winkelquerschnitt sind T-förmige Verbundprofile, deren einer Balken das Profilband/die Profilbänder trägt.

Als günstig hat es sich erwiesen, wenigstens einen Schenkel des Winkelquerschnittes zu krümmen und damit beispielsweise in sich gekrümmte Seitenbleche von Automobilen am Stallboden festzulegen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

F i g. 1 die Draufsicht auf ein Werkzeug zum Strangpressen von Verbundprofil;

F i g. 2 den Schnitt nach Linie H-II der F i g. 1; μ

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch eine Konstruktion mit einem Verbundprofil;

Fig.4 eine der Fig.3 entsprechende Darstellung durch ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig.5 den Querschnitt durch eine Konstruktion mit J> Winkelprofil;

Fig.6 einen Teilquerschnitt durch eine weitere Ausführungsform.

Ein zylindrisches Werkzeug R zum Pressen von Verbundprofilen weist an einem Matrizenhalter 1 einen in dessen Ringwulst 2 eingefügten Matrizeneinsatz 3 auf.

Im Zentrum der in Fig. 1 hervorgehobenen Einlauffläche 4 des Matrizenhalters 1 ist eine — im Ausführungsbeispiel grundrißlich rechteckige — Einlaufkammer 5 zu erkennen, welche sich in Preßrichtung X bzw. entlang der Werkzeugachse M unter Bildung einer geneigten Gleitfläche 6 verjüngt, An letztere schließt ein ebenfalls rechteckiger Einlaufrahmen 7 an. Die dem Matrizeneinsatz 3 benachbarte Stirnfläche 8 des Matrizenhalters 1 erzeugt innerhalb jenes Ringwulstes 2 einen flachen Kegel mit in die Werkzeugachse M und den Einlaufrahmen 7 fallender Konstruktionsspitze.

Der Stirnfläche 8 des Matrizenhalters 1 liegt eine entsprechend eingeformte Kegelfläche 9 des Matrizeneinsalze« 3 an, in dessen Zentrum ein den tinsaurahmen 7 — mn diesei.i gegenüber engerem Querschnitt — fortsetzender Matrizendurchbruch 10 der Höhe k angeordnet ist Dieser per; ir- tmen sich zur Werkzeugkopfseite 11 trichterähnltch erweiternden Äüsiiiufkanal 12 über.

In die Kegelfläche 9 des Matrizeneinsatzes 3 sind (wie insbesondere im Bereich des Ausschnittsieidsü F in Fig. 1 erkennbar) auf einem gemeinsamen Werkz^.igdurchmesser D der beispielsweisen Länge von 300 mm zwei flache Nuten 13 der Breite b (beispielsweise 20 mm) eingetonnt, die zusammen mit der sie überspannenden Stirnfläche 8 des Matrizenhalters 1 Führungskanäle 14 für während des Preßvorganges dem Matrizendurchbruch 10 radial zuzuführende Profilbänder ergeben.

An den Übergängen zwischen den Kanälen 14 und dem Matrizendurchbruch 10 sind in Ausnehmungen 15 Rollen 16 angebracht, deren Umfan^swandung 17 jene ProFilbänder während ihres Tranportes durch das Werkzeug R im Bereiche eines Umschüngungswinkels w(F i g. 2) aufliegen.

Die Breite des Profiibandes ist größer als deren achsparallele Länge, so daß das Profilband die Stirnfläche 18 der Rolle 16 beidseits überragt und im Bereich des Matrizendurchbruches 10 die Ausnehmung 15 fürdh Rolle 16 überdeckt.

Bei dem im Matrizendurchbruch 10 des Werkzeuges R entstehenden Verbundprofil P liegen eine Leichtmetall-Matrix A das Profilband B aus unplattiertem Bandstahl aneinander und haften durch metallischen Verbund.

Mit dem Werkzeug R werden sogenannte Schweißkupplungsprofile P besonders günstig hergestellt. So zeigt F i g. 3 ein Verbundprofil P rechteckigen Querschnitts, dessen Bandkomponente B in einem Querschnittseck untergebracht und an die mit Hilfe einer Schweißzange 31 ein Stahlblech 32 bei 33 durch Punktschweißen angeschlossen ist. Das an die Anlagefläche 38 der Aluminiumkomponente A hei 34 angeschweißte Aluminiumblech 35 fluchtet mit dem Stahlblech 32.

l· : das Aluminiumblech 35 dicker als das Stahlblech 32, wird ein Verbundprofil P\ verwendet, dessen Bandkomponente B die benachbarte Oberfläche 36 der Aluminiumkomponente A um den Differenzbetrag der Blechdicken überragt.

Das Winkelprofil P2 mit an einem Schenkel 37 vorgesehenem Stahlband B dient zum Verbinden zueinander winkelig stehender Bleche 32,35.

Das querschnittlich gekrümmte Verbundprofil P₃ verbindet einen Stahlboden 32 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeuges mit einer gebogenen Seitenwand 35r aus Aluminiumblech.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gegenstand aus einem Leichtmetalheil und einem damit verbundenen Schwermetallteil, der nach Patentanmeldung P 27 59 897.6-45 zwischen dem Leichtmetallteil und dem Schwermetallteil ein Profil aus einer Leichtmetallträgerkomponente und wenigstens einer damit auf dem Wege des Strangpressens metallisch verbundenen Auflage aus der anderen Werkstoffkomponente aufweist, wobei die die beiden Werkstoffkomponenten mit jeweils entsprechenden Werkstoffen schmelzverschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche des Profiles (P) neben der Auflage (B) eine Auflagefläche für den Leichtmetallteil (35) aufweist

2. Gegenstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Profil (P, P\) rechteckigen Querschnittes mit je einem Querschnittseck angeordnetem Profilband (B) als Auflage, dessen freie Oberfläche der benachbarten Oberfläche (38) der Leichtmetallkomponente (A) fluchtet oder dazu in Abstand parallel verläuft

3. Gegenstand aus einem Leuchtmetallprofil und einem damit verbundenen Schwermetallteil, der nach Patentanmeldung P 27 759 897.6-45 zwischen dem Leichtmetallteil und dom Schwermetallteil ein Profi! aus einer Leichtmetallträgerkomponente und wenigstens einer damit auf dem Wege des Strangpressens metallisch verbundenen Auflage aus der anderen Werkstoffkomponente aufweist wobei die beiden Werkstoffkomponenten mit jeweils entsprechenden Werkstoffen schmelzverschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (P₂, P₃) einen Winkelquerschnitt aufweist und wenigstens einer der Schenkel (37) an einer Fläche mit der als Profilband (^ausgebildeten Auflage versehen ist.

4. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel (37) des Winkelprofils an seiner Außenfläche mit dem Profilband (B) versehen ist.

5. Gegenstand nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schenkel des Winkelprofils (Pi) gekrümmt ist.