用于借助辅助元件热接合构件的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于热接合至少两个构件的方法，所述至少两个构件由不能或非 常差地直接彼此焊接的不同材料（复合结构）、优选地金属原料构成。为了使所述两个构 件能够彼此热连接、优选地借助焊接方法彼此热连接，在所述两个构件之间设置辅助元件。 该辅助元件首先被机械地引入不具有或具有较差地焊接性的第一构件，优选地被压入或模 压。在此，该辅助元件由与待连接的第二构件相同或相似的材料构成，从而现在所述两个构 件能够通过与辅助元件接触来热接合，优选地焊接。
[0002] 另外，本发明设及该辅助元件的设计W及用于实施本发明的方法的相应装置。
【背景技术】
[0003] 从现有技术中已知的是，使用W电阻焊接元件的形式的辅助元件，通过电阻焊接 来接合不同金属原料的构件的方法和装置。
[0004] 例如公开文献DE 10 2012 020 222 A1描述了运样的一种方法，其中将复合构件 借助电阻焊接元件与另一构件焊接。为此，运里首先将电阻焊接元件压入该复合构件中并 且与其突出越过该复合构件表面的表面形成焊接头，在相继的焊接工艺中该复合构件通过 该焊接头与另一构件焊接。 阳0化]从公开文献DE 10 2012 020 223 A1中已知另一种用于接合或连接至少两个由不 同金属原料构成的构件的方法，其中，所述构件也是通过焊接辅助元件彼此焊接的。此外， 运里通过摩擦焊接工艺将该辅助元件与第一构件连接。
[0006] 从文献W0 2012/041515已知另一通用的用于连接两个不能直接彼此焊接的构件 的接合工艺。在此，运里也将辅助元件冲压到其中一个构件中并且将另一构件在另一工艺 步骤中通过电阻焊接工艺连接在辅助元件上。
[0007] W该方式，通过使用辅助元件使彼此不同的、基本上不能采用常规焊接工艺而热 接合的金属原料彼此焊接。
[000引然而，与此同时，所述已知方法的缺点在于，将焊接辅助元件确切引导并定位在第 一构件上造成了在批量生产期间的高费用并且另外对过程安全性提出了高要求。
[0009] 尤其在运样的背景下，即，在所述的模压元件焊接中，将该辅助元件在第一步骤中 W确切的位置和取向模压到第一板材构件中，其中在模具侧产生侧凹，所W辅助元件的确 切定位的重要性是明显的。
【发明内容】
[0010] 因此，本发明要解决的技术问题是，提供前述类型的方法和装置，它们不具有伴随 现有技术的问题和缺陷。在此，尤其应当实现简单和过程安全的引导和定位辅助元件的方 式。
[0011] 该技术问题是通过W下技术方案解决的。
[0012] 对于所有根据本发明的主题，优选的扩展和设计可W从接下来的阐述中得知。
[0013] 根据本发明的用于热接合不同原料（混合结构）的至少两个构件的方法借助辅助 元件实现，并且所述方法包括W下方法步骤：
[0014] -将第一构件和辅助元件放置在接合装置中，并且将第一构件在模具和按压件之 间夹紧，
[0015] -将辅助元件放在第一构件朝向按压件的端面上，
[0016] -借助在模具方向上可轴向推动的冲压件将辅助元件压入/模压到第一构件中， 其中辅助元件的变形在压入过程中运样进行，即辅助元件朝向冲压件的端面的一部分被径 向朝外排挤并且辅助元件端面的另一部分构成了沿冲压件方向突出越过端面的焊接凸起 (Schwei β buckel),
[0017] -优选地在中间涂覆粘合剂材料的情况下，将第二构件放在第一构件的端面上，其 中辅助元件用其伸出越过第一构件端面轮廓的面（焊接凸起）接触第二构件，
[0018] -通过中间添加的辅助元件使所述构件彼此热接合、优选焊接，其中分别地一个焊 接电极贴靠在第一构件上，另一焊接电极贴靠在第二构件上。
[0019] 辅助元件和第二构件的材料是焊接兼容的、并且支承辅助元件的第一构件的材料 是导电和可变形的，其中该机械变形过程优选在冷的状态下实现。
[0020] 在此，根据本发明的方法的优点在于，该方法是过程可靠的并且不进行冲压穿过 第一构件的下表面。W该方法可W省略附加的防腐措施，例如PVC涂层。
[0021] 另外，通过在辅助元件上的侧凹，实现了辅助元件和第一构件之间更牢靠的作用 力配合和形状配合式连接。
[0022] 所形成的焊接凸起有益于在随后的焊接工艺时形成焊接透镜（Schwei β linse) 并且从而确保该焊接连接的局品质。
[0023] 为了在辅助元件上产生所述焊接凸起几何形状，尤其有利的是，在冲压件上设置 凹空，优选地W盲孔形式的凹空，从而不仅造成径向朝外地排挤材料，而且同时为构造前述 焊接凸起留出空间。运在当前的具有平坦的端面的冲压装置的情况下是不可能实现的。
[0024] 因此，另一方面，本发明提供了一种用于实施上述根据本发明的方法的装置，其 中，接合装置的冲压件在其施加至接合构件的端面上具有凹空，优选地W盲孔形式的凹空。 [00巧]另一方面，本发明提供了一种用于为了在两个不能直接相互焊接的构件之间的焊 接工艺而被压入第一构件中的辅助元件，其中，所述辅助元件被设计成圆柱形并且在其两 个沿轴线方向封闭所述圆柱形圆周壁的端面上具有相同的轮廓。
[00%] 优选地，所述端面在延伸穿过所述轴线的纵剖面中具有W形轮廓。
[0027] 优选地，所述端面具有环形槽，所述环形槽将布置在轴向中屯、的连接部（Steg)区 域从径向外置的环形连接部区域隔开，其中所述环形槽、中屯、连接部区域和径向外置的环 形连接部区域的尺寸在辅助元件的两个对置的端面中完全相同。
[0028] 优选地，所述环形槽具有逐渐变细的横截面，其中与径向外置的进入角度相比，径 向内置的进入角度优选被构建成相对于辅助元件的纵轴更睹。
[0029] 优选地，所述径向内置的进入角度处于45°至87°的范围，所述径向外置的进入 角度处于5°至86°的范围，所述环形槽的深度最大为辅助元件的总高度的40%，环形连 接部的宽度最大为中屯、连接部的宽度的30%，并且中屯、连接部的宽度相对于辅助元件的外 径处于20%至60%的范围。
[0030] 本发明的上述辅助元件几何形状展示出特别的益处。
[0031] 在此尤其有利的是，辅助元件在其两个轴向端面上具有W对称设计的完全相同轮 廓或几何形状。W该方式能够实现对辅助元件端面之一的确切分配和位置取向的省略，运 显著降低了辅助元件的处理费用和从而降低了制造费用。辅助元件有针对性的定向的制造 步骤可W完全被取消。因为运样还消除了错误定向辅助元件的故障可能性，所W显著提高 了相对于已知解决方案的过程可靠性。
[0032] 此外证实沿纵剖面方向可见的W轮廓是尤其有利的，该W轮廓由被引入辅助元件 端面的环形槽构成。W该方式，显著有利于在辅助元件上形成侧凹和构造焊接凸起。
[0033] 辅助元件在此优选地在冷压制造工艺中制备，其中在中屯、连接部区域内能够容忍 巧料公差，该公差对于随后的接合工艺没有影响。通过该更高的制造公差，可W相对于已知 解决方案再次显著降低关于过程监控的费用。
[0034] 待接合的构件能够与单个辅助元件W前述方式彼此接合。然而，优选设置成，待接 合的构件能够与多个辅助元件W前述方式彼此接合，W便运样制造的复合构件或焊接复合 件具有多个接合点。
[0035] 待接合的构件尤其是车身构件，因此本发明的方法尤其可W用于制造车辆构件。
【附图说明】
[0036] 本发明的进一步优点、有利特征、特性和方面从接下来对实施例和所示附图的描 述中得出。
[0037] 附图示出了：
[0038] 图1A示出了根据本发明的装置的示意图，用于将辅助元件压入具有放置的辅助 元件的开始位置；
[0039] 图1B示出了根据本发明的装置的示意图，用于将辅助元件压入具有被压入的和 变形的辅助元件的最终位置；
[0040] 图2A示出了放上焊接电极的接合状态的图示；
[0041] 图2B示出了图2A的片段，展示出在焊接工艺之后的焊接透镜；
[0042] 图3A - F W不同视图和不同的几何形状示出了本发明的辅助元件的图示；
[0043] 图4示出了具有几何形状标志的本发明的辅助元件的放大图；
[0044] 图5示出了具有环形槽的几何形状展示的图4的放大详图。
【具体实施方式】
[0045] 图1A示出了用于实施本发明的方法的装置的实施例。
[0046] 在此，运里第一构件1，优选由板材制成的第一构件1，被在接合装置3的模具4和 按压件5之间夹紧。辅助元件2位于第一构件1的上端面7上方，该辅助元件应当在进一 步的处理中引入第一构件1并且在W后的方法阶段中用于热连接另外的构件。
[0047] 辅助元件2在其上部的、远离第一构件1的端面8上被接合装置3的冲压件6撞 击，该冲压件6在其自由的、朝向辅助元件2的端面18上具有W盲孔形状的凹空19。辅助 元件2用其远离冲压件6的端面11压在第一构件1的上端面7上。 W48] 在图1B中展示的第一方法步骤中，现在将辅助元件2,优选地在冷变形工艺中，W 作用力配合和形状配合的方式压入第一构件1，其中还使第一构件1的形状遵从模具4的 几何形状地变形。另外将冲压件6首先放在辅助元件2的上端面8上的环绕的环形连接部 26上（比较图3A)、并且在接合工艺期间使辅助元件变形，其中环形连接部材料被径向朝外 排挤。同时，辅助元件2的中屯、的连接部25 (比较图3A)挤入冲压件6上的凹空19中并且 在运里为焊接凸起9的进一步成型提供材料。在此，中屯、连接部25可W在辅助元件上保留 在其原始几何形状、或者中屯、连接部通过凹空19的形状在冲压件6中变形。在接合工艺之 后，辅助元件2的端面8处于接近第一构件1的端面7的平面上。只是中屯、连接部25现在 构成了上文所述的焊接凸起9。辅助元件2的轮廓在模具侧挤入第一构件1中、并且辅助元 件2的端面23 (比较图3A)中的环形槽24被辅助元件2的材料填充。通过环形槽24中的 材料堵塞和环形槽24朝外逐渐上升的倾斜轮廓，使环形连接部26朝外变形并且在第一构 件1中形成侧凹10。同时，第一构件1的下端面13与模具4的形状相适配并且在第一构件 1处形成造型（Aus化rmung) 12,其中辅助元件2不会从下端面13突出来，而是在造型12内 完全保留在第一构件的材料中。 W例在接下来的于图2A和2B中示出的方法步骤中，将由可焊接的材料制成的第二