用于制造由兩種不同材料制成的構(gòu)件連接系統(tǒng)的方法及相應(yīng)的構(gòu)件連接系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造構(gòu)件連接系統(tǒng)的方法，其包括以下步驟：提供由第一材料制成的第一構(gòu)件(1)，將同樣由第一材料制成的球或類似球形的元件(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)的至少一個邊緣區(qū)段(6、6’)或整個環(huán)繞的邊緣朝向第二板材的一側(cè)翻卷彎曲或翹起彎曲，由此得到至少一個夾緊凸緣式的元件(2)，這樣地組裝這兩個構(gòu)件(1、5)，使得從第一板材(1)伸出的球(2)或類似球形的元件從第二板材(5)的與所述至少一個夾緊凸緣式的元件(6、6’)相反的那側(cè)如此程度地插入通孔(4)中，使得球(2)或類似球形的元件在所述至少一個夾緊凸緣式的元件(6、6’)的那側(cè)從通孔(4)至少部分地突出，并且通過至少部分地熔化所述至少一個夾緊凸緣式的元件(6、6’)將第二板材(5)與球(2)或類似球形的元件和/或與第一板材(1)焊接，從而熔化的第二材料流入到設(shè)置在第一板材(1)和球(2)或類似球形的元件之間的側(cè)凹區(qū)域中，使得在球(2)或類似球形的元件和第二板材(5)和/或第一板材(1)之間除了材料鎖合之外得到形狀鎖合。
【專利說明】
用于制造由兩種不同材料制成的構(gòu)件連接系統(tǒng)的方法及相應(yīng)的構(gòu)件連接系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的特征的構(gòu)件連接系統(tǒng)的方法以及一種按照權(quán)利要求13的特征的根據(jù)該方法制造的構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]由DE 10 2010 028 322 Al已知一種用于連接一個第一車輛構(gòu)件與一個第二車輛構(gòu)件的方法。在此首先將兩個車輛構(gòu)件插接在一起。為此在這兩個車輛構(gòu)件中的一個上安裝有球，該球夾緊地插入到設(shè)置在另一個車輛構(gòu)件中的孔中。在這兩個車輛構(gòu)件插接在一起之后將它們焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的任務(wù)是，進(jìn)一步改進(jìn)上述方法，使得該方法可盡可能多方面地使用并且形成一種具有特別高的強(qiáng)度的構(gòu)件連接系統(tǒng)。
[0004]該任務(wù)通過權(quán)利要求1或13的特征解決。本發(fā)明的有利的設(shè)計方案和進(jìn)一步改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求得出。
[0005]本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是一種用于制造構(gòu)件連接系統(tǒng)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鋼板。在第一板材上焊接上球或類似球形的元件。球由與第一板材相同的材料制成，例如亦即由鋼制成。此外提供第二板材，該第二板材由不同于第一材料的第二材料、例如鋁制成。在第二板材中產(chǎn)生通孔，其中，通孔的至少一個邊緣區(qū)段或整個環(huán)繞的邊緣朝向第二板材的一側(cè)翻卷彎曲，由此得到至少一個夾緊凸緣式的從第二板材伸出的元件。
[0006]在下一步驟中，將這兩個板材組裝在一起，并且是這樣，即，從第一板材伸出的球或類似球形的元件從第二板材的與所述至少一個夾緊凸緣式的元件相反的一側(cè)插入通孔中。球或類似球形的元件如此程度地插入通孔中，使得球或類似球形的元件在所述至少一個夾緊凸緣式的元件的那側(cè)從通孔至少部分地突出。
[0007]本發(fā)明的核心(尤其是也相對于前面提到的DE 10 2010 028 322A1劃界地)在于，通過至少部分地或完全地熔化所述至少一個夾緊凸緣式的元件將第二板材與球或類似球形的元件和/或與第一板材焊接。所述至少一個夾緊凸緣式的元件的部分的或完全的熔化按照本發(fā)明導(dǎo)致，熔化的第二材料流入到設(shè)置在第一板材和球或類似球形的元件之間的側(cè)凹區(qū)域中，即，流入到球或類似球形的元件的下部區(qū)域中，在該區(qū)域中球或類似球形的元件與第一板材焊接。由此，在球或類似球形的元件和第二板材和/或第一板材之間除了通過焊接連接形成的材料鎖合之外還得到形狀鎖合。在焊接之后，第二板材或由熔化的材料得到的焊縫緊密地并且直接地在側(cè)凹區(qū)域中貼靠在球或類似球形的元件上。優(yōu)選，在第二板材和球或類似球形的元件和第一板材之間沒有空腔或空氣夾雜。尤其是可以這樣地完成焊接，使得焊縫環(huán)形地圍繞球或類似球形的元件延伸，由此在第二板材和球或類似球形的元件之間得到流體密封的連接。
[0008]按照本發(fā)明的一種進(jìn)一步改進(jìn)方案，夾緊地組裝這兩個板材，使得所述至少一個夾緊凸緣式的元件從外部擠壓靠到球或類似球形的元件上。
[0009]此外可以在第一板材和第二板材之間引入膠粘劑或粘接劑層。優(yōu)選圍繞球或類似球形的元件的區(qū)域應(yīng)當(dāng)保持沒有粘接劑。尤其是粘接劑不應(yīng)涂覆在這樣的區(qū)域中，在所述區(qū)域中第一或第二板材在焊接時非常熱，因?yàn)檫@會導(dǎo)致粘接劑的燃燒。例如可以規(guī)定，在圍繞球或類似球形的元件2、3、5、10、15、20、25、30、35或40111111的區(qū)域中不將粘接劑引入到第一和第二板材之間。
[0010]按照本發(fā)明的一種進(jìn)一步改進(jìn)方案，焊接這樣地進(jìn)行，使得第二板材經(jīng)由環(huán)繞光滑的焊縫光滑地過渡到球形的或類似球形的元件中。尤其可以規(guī)定，焊縫均勻地圍繞整個球或類似球形的元件延伸，其中，焊縫可以關(guān)于延伸通過中心點(diǎn)并且通過球或類似球形的元件在第一板材上的支點(diǎn)的法線點(diǎn)對稱。
[0011]如已經(jīng)提到的那樣，本發(fā)明尤其是適合于所謂的混合結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)，即適合于第一構(gòu)件由不同于第二構(gòu)件的材料制成的構(gòu)件連接系統(tǒng)。例如第一構(gòu)件可以由鋼制成并且第二構(gòu)件可以由鋁制成。術(shù)語“鋁”在上下文中不僅包括純鋁而且包括鋁合金。在焊接時，由此熔化例如由鋁制成的第二構(gòu)件的夾緊凸緣式的元件。
[0012 ]本發(fā)明的另一個重要的構(gòu)思在于，焊縫無接觸地借助電子控制的與球形的或類似球形的元件間隔開距離布置的焊接裝置、尤其是借助激光焊接裝置進(jìn)行。這樣的“遠(yuǎn)程-激光焊接”具有如下優(yōu)點(diǎn)，g卩，沒有焊接工具必須被直接引導(dǎo)到焊接部位上、即引導(dǎo)到球或類似球形的元件的區(qū)域中。通過“遠(yuǎn)程-激光焊接”也能夠在比較難接近的構(gòu)件區(qū)域中以簡單方式制造高強(qiáng)度且高質(zhì)量的“混合結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)”，這能夠使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多方面的應(yīng)用可能性、尤其是在車身制造中。
[0013]按照本發(fā)明的一種進(jìn)一步改進(jìn)方案，借助電子的測量裝置、尤其是借助光電子的測量裝置無接觸地檢測球形的或類似球形的元件在空間中的位置。由于“連接元件”的球形形狀，與所有其它(非球形的)構(gòu)件幾何形狀相比，可實(shí)現(xiàn)特別簡單地以光電子方式測定球或類似球形的元件的中心點(diǎn)。球形的或類似球形的元件的由測量裝置提供的幾何數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)可以尤其是提供給焊接裝置或焊接裝置的電子控制裝置。焊接裝置可以與此相應(yīng)地根據(jù)測得的位置數(shù)據(jù)被控制。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。其中:
[0015]圖1示出在焊接之前的按照本發(fā)明的構(gòu)件連接系統(tǒng);和
[0016]圖2示出在焊接之后的構(gòu)件連接系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1示出一個第一板材I，該第一板材例如可以是鋼板。在第一板材I上焊接有球或類似球形的元件2。在第一板材I和球或類似球形的元件2之間的焊接連接以附圖標(biāo)記3表示。球或類似球形的元件2由與第一板材I相同的材料制成。
[00? 8]在第一板材I上放置有一個設(shè)有通孔4的第二板材5。第二板材5由不同于第一板材I和球或類似球形的元件2的材料制成。例如第二板材5由鋁或鋁合金制成。
[0019]第二板材5的邊緣向上翻卷彎曲或翹起彎曲。邊緣6可以環(huán)繞地或在沿周向相互間隔開距離的多個位置上翻卷彎曲或翹起彎曲，由此得到一個環(huán)繞的夾緊凸緣或多個在周向上相互間隔開距離的夾緊凸緣式的元件6、6’。
[0020]通孔4和夾緊凸緣式的元件6、6’這樣地確定尺寸，使得它們的凈口徑稍微小于球或類似球形的元件2的直徑。
[0021]將第二板材5這樣地安放到第一板材I上，使得球或類似球形的元件2從第二板材5的與夾緊凸緣式的元件6、6’相反的那側(cè)插入到通孔4中。球或類似球形的元件2的直徑與夾緊凸緣式的元件6、6’和第二板材5的厚度這樣地相互匹配，使得球或類似球形的元件2從通孔4伸出至少一段。夾緊凸緣式的元件6、6’在此從外部擠壓靠到球或類似球形的元件上，由此將該球或類似球形的元件夾緊地固定在第二板材5上。
[0022]借助光電子的測量系統(tǒng)7，例如借助攝像機(jī)和合適的分析評價電子裝置，可以用簡單方式測定球或類似球形的元件的位置。通過用光在不同位置處照射球或類似球形的元件2，在光電子的測量系統(tǒng)7的每個可想到的定向時精確地得到如下的相對位置，在該相對位置時入射到球或類似球形的元件2上的光束被全反射，亦即在該相對位置時入射到球或類似球形的元件2上的光束8與反射的光束8’重合。球或類似球形的元件2的中心點(diǎn)9自然必須位于光束8或8’的“延長線”上。當(dāng)知道球的直徑時，以該方式可以簡單地測定球中心點(diǎn)的位置和因而整個球在空間中的位置。
[0023]在下一步驟中，在使用球或類似球形的元件2的測得的位置數(shù)據(jù)的情況下借助遠(yuǎn)離球或類似球形的元件2布置的焊接裝置10( “遠(yuǎn)程-激光-焊接裝置”)無接觸地制造焊接連接。借助激光焊接裝置10熔化多個夾緊凸緣式的元件6、6’或者在一個環(huán)繞的夾緊凸緣的情況下熔化該環(huán)繞的夾緊凸緣和/或球或類似球形的元件2的一部分和/或第一構(gòu)件I的一部分。以該方式可以非常簡單地產(chǎn)生環(huán)繞的、在質(zhì)量方面極其高品質(zhì)的、光滑的焊縫11。
[0024]如圖2所示，焊縫11光滑地從第二構(gòu)件5過渡到球或類似球形的元件2中。第二構(gòu)件5的熔化的材料(夾緊凸緣材料)在此流入到位于球或類似球形的元件2和第一板材I之間的側(cè)凹區(qū)域中。側(cè)凹區(qū)域優(yōu)選完全被焊接材料填充，由此在第二板材5和球或類似球形的元件2之間得到流體密封的連接。
[0025]因?yàn)榈诙宀?和/或球或類似球形的元件2和/或第一構(gòu)件I的熔化材料流到側(cè)凹區(qū)域中并且優(yōu)選完全填滿該側(cè)凹區(qū)域，所以除了通過焊接連接形成的材料鎖合的連接之夕卜，還得到形狀鎖合。以該方式也可以在“混合結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)”的情況下、即在兩構(gòu)件由不同材料制成的構(gòu)件連接系統(tǒng)的情況下實(shí)現(xiàn)非常高的強(qiáng)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于制造構(gòu)件連接系統(tǒng)的方法，包括以下步驟: 提供由第一材料制成的第一構(gòu)件(I)， 將同樣由第一材料制成的球或類似球形的元件(2)焊接到第一板材(I)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)的至少一個邊緣區(qū)段(6、6’)或整個環(huán)繞的邊緣朝向第二板材(5)的一側(cè)翻卷彎曲或翹起彎曲，由此得到至少一個夾緊凸緣式的元件(6、6’)， 組裝這兩個構(gòu)件(1、5)，使得從第一板材(I)伸出的球或類似球形的元件(2)從第二板材(5)的與所述至少一個夾緊凸緣式的元件(6、6’)相反的那側(cè)如此程度地插入通孔(4)中，使得所述球或類似球形的元件(2)在所述至少一個夾緊凸緣式的元件(6、6’)的那側(cè)從通孔(4)至少部分地突出，和 通過至少部分地熔化所述至少一個夾緊凸緣式的元件(6、6’)將第二板材(5)與球或類似球形的元件(2)和/或與第一板材(I)焊接，從而熔化的第二材料流入到設(shè)置在第一板材(1)和球或類似球形的元件(2)之間的側(cè)凹區(qū)域中，使得在球或類似球形的元件(2)和第二板材(5)和/或第一板材(I)之間除了材料鎖合之外還得到形狀鎖合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，夾緊地組裝兩個板材，使得所述至少一個夾緊凸緣式的元件(6、6’)從外部擠壓靠到球和/或類似球形的元件(2)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一板材(I)和第二板材(5)之間引入粘接劑層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，圍繞球或類似球形的元件(2)的區(qū)域保持沒有粘接劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，通過焊接使球或類似球形的元件(2)流體密封地與第二板材(5)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述焊接這樣地進(jìn)行，使得第二板材(5)經(jīng)由焊縫(11)環(huán)繞地光滑地過渡到球形或類似球形的元件(2)中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述焊縫(11)均勻地圍繞整個球或類似球形的元件(2)延伸，其中，所述焊縫(11)關(guān)于延伸通過中心點(diǎn)(9)和球或類似球形的元件(2)在第一板材(I)上的支點(diǎn)的法線點(diǎn)對稱。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述第一材料是鋼。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，所述第二材料是鋁或鋁合金。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述焊縫(11)無接觸地借助電子控制的與球形或類似球形的元件間隔開距離布置的焊接裝置(10)、尤其是激光焊接裝置產(chǎn)生。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，借助電子的測量裝置(7)、尤其是借助光電子的測量裝置無接觸地檢測球形或類似球形的元件(2)在空間中和/或相對于第一構(gòu)件和/或第二構(gòu)件(5)的位置。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述測量裝置(7)給焊接裝置(10)提供描述球形和類似球形的元件(2)的檢測到的位置的信息。13.構(gòu)件，所述構(gòu)件按照根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的方法制成。
【文檔編號】B23K37/00GK105848822SQ201580003097
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】H·朗格里格爾, J·尼凱克
【申請人】寶馬股份公司