位于两个薄壁式板构件之间的连接焊缝的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种位于两个薄壁式板构件(2、3)之间的连接焊缝，该连接焊缝在加入辅料的情况下被构造成激光熔焊缝或激光钎焊缝，其中，板构件(2、3)具有用于构成连接区域(4)的凸缘部段(2’、3’)，其中，至少一个凸缘部段(2’、3’)在接合区F的区域中具有凹槽(6)，所述凹糟在连接焊缝(1)制造完毕之后至少部分地被凝固的焊料(5)熔融物包围或填充。
【专利说明】
位于两个薄壁式板构件之间的连接焊缝
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的位于两个薄壁式板构件之间的连接焊缝。
【背景技术】
[0002]由DE19523005B4中公知了一种连接焊缝。经验证，这种激光熔焊缝的结构基本上是可靠的。但与激光熔焊缝相关联的两个板构件之一在车辆车身的可见范围中仍旧时常具有局部凹陷。这种凹陷是无法接受的表面缺陷，其对车辆车身的外观效果产生不利的影响。这种凹陷必须在车辆车身喷漆之前通过人工修整工作来消除。这既耗费时间又增加成本。在计算机X光断层摄影检测(CT检测)的情况下，在板构件之一的凸缘区域中的裂缝极少被发现。
[0003]图5示出的是例如一种根据现有技术的激光钎焊缝。
【发明内容】
[0004]因此本发明的目的是对此类的连接焊缝进行改进，从而避免凹陷并且实现一种品质上无缺陷的、尤其是在连接凸缘中没有损坏(裂缝)的连接焊缝。
[0005]该目的通过具有权利要求1的特征的连接焊缝来实现。从属权利要求则提供了有利的实施方式。
[0006]按照本发明的位于两个薄壁式板构件之间的连接焊缝被构造成激光熔焊缝或激光钎焊缝一一尤其是在加入辅料的情况下，其中，板构件具有用于构成连接区域的凸缘部段。由此，这种连接焊缝的特征在于:至少一个凸缘部段在接合区的区域中具有凹槽，该凹糟在连接焊缝制造完毕之后至少部分地被凝固的焊接材料熔融物包围，尤其是被完全填充。
[0007]按照本发明，这种凹槽涉及的是在连接焊缝的制造过程中仅暂时发挥作用的热凹槽，在制造完毕后该热凹槽至少部分地被凝固的辅料熔融物，尤其是完全被凝固的辅料熔融物包围和/或充满。由此在连接焊缝的制造过程中成功地获得暂时的长度补偿和/或暂时消除在激光熔焊缝或激光钎焊缝的制造过程中产生的剪切应力。可以看出:通过这种措施明显减少了凹陷，甚至能够防止凹陷，由此明显减少修整工作。另外，在与连接焊缝相关联的板构件的凸缘部段之一中可能不再产生裂缝。本发明的重点是在连接焊缝的接合区的区域中布置凹槽，其中，连接焊缝的接合区指的是在其中存在激光钎焊缝的凝固的钎焊料或凝固的焊料和/或板构件的再凝固的熔融材料的那个区域。如果凹槽被布置在接合区之外，那么凹槽将无法实现本发明所期望的效果或例如，不符合期望地位于车辆车身的可视区域中。由此可知:当凹槽被布置在凸缘部段的、从连接焊缝的接合区直达凸缘部段的自由端的区域中时，凹槽的设置是无意义的。
[0008]在一个优选的实施方式中，凹槽以如下方式布置在接合区内，S卩，凹槽在连接焊缝制造完毕之后完全被凝固的辅料或钎焊料的熔融物包围和/或填充和/或在连接焊缝制造完毕之后被遮住。也就是说，通过这种措施能够尤其良好地阻止出现凹陷。
[0009]在另一个实施方式中，以如下方式将凹槽放置在相关联的薄壁式板构件中的一个或两个的凸缘部段中，即，凹槽在横截面中观看在薄壁式板构件之间的接合区的区域中扩大地构造接合缝。由此能够利用辅料或相关联的板构件的熔融材料尤其良好地填充凹槽。
[0010]在本发明的另一个实施方式中，在相对于其所属的板构件成钝角地设置的凸缘部段与另一个板构件的成锐角地设置的凸缘部段相互组合的情况下，凹槽被构造在成钝角地设置的凸缘部段中。这表明:在两个凸缘部段相对于其所属的板构件处于这种情形时，优选在具有成钝角地设置的凸缘部段的板构件中出现凹陷。假如凹槽被设置于此就能够可靠地避免凹陷。
[0011 ]在本发明的另一个实施方式中，凹槽在其纵向延伸长度方面在连接焊缝的整个纵向延伸长度上构造。凹槽由此在连接焊缝的整个长度上发挥其作用。
[0012]作为备选方案，沿着纵向延伸长度也能够中断凹槽或将凹槽构造成具有不同的凹槽深度t。当基于其他环境条件在连接焊缝的区域中不期望出现凹陷或仅倾向于减少凹陷形成时，首先考虑上述备选方案。在这些情形下，可能能够部分地放弃设置凹槽或以较小的凹槽深度t构造凹槽，其优点在于:在这些区域中需要更少的钎焊料或焊丝、也就是说更少的辅料，因为不必填充或仅需少量地填充凹槽。
[0013]有利的是:凹槽在横截面中被构造成拱形的/弓形的/弧形的。通过在横截面中被设置成拱形的凹槽在避免形成尖锐的弯折边的同时，在制造连接焊缝时更好地消除剪切应力并且由此减少产生的损坏、例如凹陷的数量或强度。在横截面中能够对称地或不对称地构造凹槽。
[0014]已证明有利的是，凹槽深度t这样构造，即凹槽深度大约为包含凹槽的板构件的板厚度的0.6至1.5倍、尤其是0.6至1.1倍。但已确定的是在凹槽深度t大于包含凹槽的板构件的板厚度的1.1倍的情况下，理想地追求的凹槽完全填充变得越来越困难并且可能产生问题。其原因在于:在凹槽如此深的情况下在以预计量填充凹槽之前可能出现提前的熔融物凝固。由此在接合缝方向上可能会出现接合缝的不期望的不完全填充。
[0015]按照本发明的连接焊缝优选地应用于由相同的材料类型制成的待接合的板构件，其中例如两个板构件均由钢材制成或两个板构件均由铝材制成。
[0016]按照本发明的连接焊缝也可以优选地被使用在材料混合的情况下，其中例如，一个板构件是钢板构件而另一个板构件是铝板构件。当存在这种材料配合时，最为普遍的是当利用按照本发明的连接焊缝连接两种具有不同的热膨胀系数的材料一一例如钢/铝一一时，适宜将凹槽设置在由具有较大热膨胀系数的材料制成的那个板构件中。
[0017]在本发明的另一个实施方式中，在形成连接焊缝的板构件的板厚度不同的情况下，凹槽被布置在壁更厚的板构件中。壁更厚的板构件由于在连接焊缝的制造中所产生的剪切应力而更易于形成凹陷，但在此情况下能够通过壁更厚的板构件中的凹槽更好地消除该剪切应力。
[0018]薄壁式板构件按照本发明指的是在机动车辆车身制造中通常所使用的板构件。这种板厚度为0.5mm至5mm，尤其是0.6mm至3_。
【附图说明】
[0019]下面借助多个实施例，通过按照本发明的连接焊缝的示例性的说明给出本发明的其他优点和特征。
[0020]其中:
[0021]图1示出了位于车辆车身的例如车顶组件和侧壁框架上的按照本发明的连接焊缝的一种实施方式；
[0022]图2示出了按照本发明的连接焊缝的第二种实施方式；
[0023]图3示出了按照本发明的连接焊缝的第三种实施方式；
[0024]图4示出了按照本发明的连接焊缝的第四种实施方式；
[0025]图5示出了根据示意图的按照现有技术的连接焊缝。
【具体实施方式】
[0026]按照本发明的连接焊缝1(图1)被构造在第一板构件2和第二板构件3之间。在加入辅料的条件下，也就是说，在激光钎焊缝的情况下加入钎焊料、在激光熔焊缝的情况下加入焊丝的条件下，该连接焊缝被制造成激光熔焊缝或激光钎焊缝。板构件2、3具有凸缘部段2’、3’，为了形成连接区域4，这些凸缘部段彼此之间以形成接合缝s的方式放置。接合缝s可以是O毫米至十分之几毫米，例如至0.7毫米。在制造连接焊缝时从相关联的板构件2、3的外侧A将一块焊料5置入到接合缝s中。接合缝s的这个被焊料5填充的区域在下文中被称为接合区F。板构件3的凸缘部段3’在接合区内具有凹槽6。第一板构件2的凸缘部段2’在图1所示的横截面图中被构造成锐角地，即，相对于板构件2成角a〈90°地布置。第二板构件3的凸缘部段3，被构造成钝角地，8卩，成角β>90°地放置。凹槽6被布置在成钝角地设置的凸缘部段3，中。
[0027]在根据图1的实施方式中的连接焊缝中，凹槽6被焊缝材料5完全填充，其中，凹槽6被以如下方式放置在凸缘部段3’中，S卩，以扩大接合缝s的方式构造该凹槽，也就是说，凹槽6的槽底7与剩余的凸缘部段3’相比与对置的凸缘部段2相距更远。
[0028]在成锐角地设置的凸缘部段2’、例如数值α〈80°和成钝角地弯曲的凸缘部段3’、例如数值β>100°的情况下，优选将凹槽6布置在成钝角地设置的凸缘部段3’中被证实是适宜的。若成直角地或接近直角地设置的凸缘部段2 ’、3 ’，也就是说，对于处于80°和90°之间的角度值α和处于90°和100°之间的角度值β而言，在接合区F内的两个凸缘部段2 ’、3 ’中都设置凹槽6同样是适宜的。凹槽6在接合区F内能够被构造成彼此错开的或相互对置的。
[0029]在板构件2、3之一相对于另一个板构件2、3具有更大的板厚度的情况下，优选将凹槽布置在两个板构件2、3中更厚的那个中。在根据图1的实施例中，板构件3比板构件2厚。凹槽6具有凹槽深度t，该凹槽深度从槽底7延至凸缘部段3’的、朝向对置的凸缘部段2’的内侧
8。凹槽深度t优选为凹槽6布置在其中的板构件3的板厚度d的0.6至1.5倍、尤其是0.6至1.1倍。凹槽6可以沿着连接焊缝I的纵向延伸长度I连续地或间断地构造。此外，凹槽深度t可以沿着连接焊缝I的纵向延伸长度I变化。所以例如，凹槽6的区域可设定为具有较小的凹槽深度t，从而需要较少的钎焊料或焊丝来填充凹槽。
[0030]凹槽6具有凹槽宽度b，该凹槽宽度能够沿着连接焊缝的纵向延伸长度I变化或保持不变。通过凹槽宽度b和凹槽深度t能够以结构上简单的方法和方式影响凹槽6的、消除剪切应力并且由此避免凹陷或裂缝的能力。
[0031]在按照本发明的连接焊缝I的另一个实施方式中，待接合的板构件2、3的两个凸缘部段2’、3’具有各一个凹槽6。凹槽6被布置成彼此对置或错开的，其中，两个凹槽6的布置扩大了接合缝S。凹槽6可以具有在横截面中相同的空间形状、例如拱形的空间形状。然而凹槽也可以具有在横截面中不同的空间形状，尤其是可以不同地选择凹槽6的凹槽深度t以及两个凹槽6的凹槽宽度b。尤其适宜的是，与板构件2、3的板厚度d和/或其他材料特性、例如其膨胀系数相匹配地选择尺寸b和t。
[0032]图3示出了按照本发明的连接焊缝I的另一个实施方式。在这个实施方式中，凹槽6被以如下方式放置在待接合的板构件2、3的凸缘区域2’、3’中，S卩，两个凸缘区域2’、3’的凹槽6彼此相对应地布置并且由此接合缝s变窄。在根据图3的实施方式中，凹槽6完全被焊料5包围。在凹槽6之间的净宽w优选地是零毫米至十分之几毫米、尤其是至0.7mm。剩余的接合缝s因此被构造得较宽。在净宽w非常小、例如在Omm和0.3mm之间的范围内的情况下，在按照本发明的连接焊缝I的这个实施方式中，焊料5也仅能够到达接合缝s的顶点10，从而使得凹槽在这种情况下仅被焊料5部分地包围，例如直至顶点10。
[0033]在根据图4的按照本发明的连接焊缝I的另一个实施方式中，凹槽6沿同方向地定向，从而使得例如被布置在凸缘区域2 ’中的一个凹槽6的顶点1与例如被布置在凸缘区域3 ’中的另一个凹槽6的槽底7在接合缝s中构成了接合缝s的一部分。在这个实施方式中，凹槽6的内部由此至少部分地被焊料5填充并且另一个凹槽6在其顶点10的区域中至少部分地被焊料5包围。
[0034]在根据图1的示意性截面图中，凹槽6被构造成拱形的凹槽，带有位于槽底7的区域中的拱形部段和位于凹槽6朝向凸缘部段3’的过渡区域中的两个拱形部段。
[0035]在图5中示意性地示出了根据现有技术的连接焊缝100。该连接焊缝连接了两个薄壁式板构件200、300并且被布置在构成接合区F的两个设置的凸缘部段200’、300’的凸缘区域中。在连接焊缝100的这种构造中，由于热感应的剪切应力，尤其是在带有成钝角地设置的凸缘部段300’的板构件300中可能产生凹陷E，适宜的是利用本发明来避免这种凹陷。
[0036]利用按照本发明的连接焊缝能够明显减少、甚至防止现有技术中经常出现的凹陷，这样在为白车身喷漆之前显著地减少了白车身的修整工作。另外可知:在与连接焊缝相关联的凸缘区域2’、3’之一中不再出现裂缝。
[0037]附图标记列表:
[0038]I连接焊缝
[0039]2第一板构件
[0040]3第二板构件
[0041]2，、3，凸缘部段
[0042]4连接区域
[0043]5 焊料
[0044]6 凹槽
[0045]7 槽底
[0046]8 内侧
[0047]10 顶点
[0048]A 外侧
[0049]E 凹陷
[0050]F接合区[0051 ]B凹槽宽度
[0052]D板厚度
[0053]L纵向延伸长度
[0054]S接合缝
[0055]T凹槽厚度
[0056]W 净宽
[0057]100连接焊缝
[0058]200、300 板构件
[0059]200’、300’ 凸缘部段
【主权项】
1.一种位于两个薄壁式板构件2、3之间的连接焊缝，该连接焊缝在加入辅料的情况下被构造成激光熔焊缝或激光钎焊缝，其中，所述板构件2、3具有用于构成连接区域4的凸缘部段2’、3’，其特征在于，至少一个凸缘部段2’、3’在接合区F的区域中具有凹槽6，所述凹槽在连接焊缝I制造完毕之后至少部分地被凝固的焊料5熔融物包围或填充。2.根据权利要求1所述的连接焊缝，其特征在于，所述凹槽(6)被构造成用于扩大位于所述接合区(F)的区域中的接合缝(S)。3.根据权利要求1或2所述的连接焊缝，其特征在于，在相对于所属的板构件(2)成钝角地设置的凸缘部段(2’)与相对于所属的板构件(3’)成锐角地设置的凸缘部段(3’)相互组合的情况下，凹槽(6)被构造在成钝角地设置的凸缘部段(3’)中。4.根据前述权利要求中任一项所述的连接焊缝，其特征在于，所述凹槽(6)在其纵向延伸长度I方面在连接焊缝(I)的整个纵向延伸长度I上构造。5.根据前述权利要求中任一项所述的连接焊缝，其特征在于，所述连接焊缝(I)被构造成角焊缝、卷边焊缝、或向下立焊缝。6.根据前述权利要求中任一项所述的连接焊缝，其特征在于，所述凹槽(6)在横截面中被构造成拱形的。7.根据前述权利要求中任一项所述的连接焊缝，其特征在于，凹槽深度(t)大约为包含所述凹槽(6)的板构件(3)的板厚度(d)的0.6至1.5倍、尤其是0.6至1.1倍。8.根据前述权利要求中任一项所述的连接焊缝，其特征在于，待接合的板构件(2、3)由相同的材料类型制成，例如两个板构件均由钢材制成或两个板构件均由铝材制成。9.根据前述权利要求中任一项所述的连接焊缝，其特征在于，所述凹槽(6)被构造成沿着其纵向延伸长度(I)中断或具有不同的凹槽深度(t)。10.根据前述权利要求中任一项所述的连接焊缝，其特征在于，在两个具有不同板厚度(d)的板构件(2、3)相互组合的情况下，所述凹槽(6)被布置在壁较厚的板构件(3)的凸缘部段(3’)中。11.根据前述权利要求中任一项所述的连接焊缝，其特征在于，在两个具有不同热膨胀系数的板构件(2、3)相互组合的情况下，所述凹槽(6)被布置在具有较大热膨胀系数的那个板构件(2、3)的凸缘部段(2’、3’)中。12.根据前述权利要求中任一项所述的连接焊缝，其特征在于，待接合的板构件(2、3)由不同的材料制成，例如，一个板构件(2、3)由钢材制成，而另一个由铝材制成。
【文档编号】B23K33/00GK105916622SQ201480073294
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年11月27日
【发明人】F·施托勒, G·高尔, J·林特尔曼
【申请人】奥迪股份公司