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WO2021001778A1 - Verfahren zum verbinden eines bauteils mit einem weiteren bauteil - Google Patents

Verfahren zum verbinden eines bauteils mit einem weiteren bauteil Download PDF

Info

Publication number
WO2021001778A1
WO2021001778A1 PCT/IB2020/056249 IB2020056249W WO2021001778A1 WO 2021001778 A1 WO2021001778 A1 WO 2021001778A1 IB 2020056249 W IB2020056249 W IB 2020056249W WO 2021001778 A1 WO2021001778 A1 WO 2021001778A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
joining surface
joining
pressure water
joint surface
Prior art date
Application number
PCT/IB2020/056249
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan MARSCH
Andreas Hennings
Original Assignee
Nemak, S.A.B. De C.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nemak, S.A.B. De C.V. filed Critical Nemak, S.A.B. De C.V.
Publication of WO2021001778A1 publication Critical patent/WO2021001778A1/de

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/60—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
    • B24C1/086—Descaling; Removing coating films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24C1/06—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for producing matt surfaces, e.g. on plastic materials, on glass

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting a first component, which is cast from a light metal casting alloy and has a joining surface, with a further component, which also has a joining surface.
  • the first component activated on its joining surface is in contact with the
  • the joining surface of the further component to be connected to it is brought so that the joining surfaces of the first component and the further component lie against one another.
  • the material layer is mechanically removed from the joining surface by grinding or polishing, which could possibly negatively affect the durability of the connection to be made in the area of the joining surface .
  • the grinding or polishing process creates the specified roughness on the joining surface.
  • connection of a component with another component with which it is possible with minimal effort, also the strictest requirements on the quality of the surface quality of the joining surface for the connection
  • the component is attached so that the joining surfaces of the first component and the further component lie against one another, and c) a non-positive, positive and / or material connection is established between the first component and the further component in the area of the mutually adjacent joining surfaces.
  • step a) the material is removed from the
  • High-pressure water jet hiriter cuts, narrow radii and the like can be easily processed.
  • Work step a) is directed at the joining surface to be processed, can be applied with a pressure of 600-850 bar, with particularly good
  • the effect of the high-pressure water jet can be further optimized in that the high-pressure water jet is emitted in a pulsed manner, with pulsing in the ultrasonic range having proven to be particularly effective.
  • the pulses have a frequency from 18,500 - 22,000 Hz, whereby pulses from 19,500 - 20,000 Hz have proven to be particularly effective.
  • the feed rate with which the high pressure water jet is moved along the surface to be processed is typically 1 to 50 mm / s.
  • High pressure water jet is used, especially the appropriate one
  • Nozzle diameters are empirically determined within the framework of the parameters explained above (pressure, optional pulsation, feed rate) so that the desired material removal is carried out within a specified time unit.
  • a certain evenness of the surface to be treated can apply as a target value for the material removal.
  • surface flatnesses can thus be produced without any problems, in which the maximum deviation from a perfectly flat surface is at most ⁇ 0.5 mm, in particular at most ⁇ 0.3 mm or at most 0.2 mm.
  • the high-pressure water jet can also be applied as a function of the topography of the surface to be processed.
  • the surface topography can be captured by image technology (e.g. by a surface scan). From the recorded topography, the areas can then be determined where a material removal for the production of a
  • the high-pressure water jet machining according to the invention can be limited specifically to those surface areas in which for each
  • Desired evenness of the entire surface requires more intensive material removal. Less uneven surface sections can then be left out less intensively or during processing because they already meet the requirements placed on the flatness of the overall surface.
  • the mean surface roughness Rz (determined in accordance with DIN EN 25178) that can be achieved on the surface of the processed joining surface of the first component by high pressure water blasting is typically 1pm-6pm after step a).
  • step a) It can be done in step a) by high pressure water jets
  • a 0.1-0.15 mm thick surface layer can be reliably and evenly removed from the joining surface of the first component, evenly and completely reproducibly. With the method according to the invention, it is thus possible, reliably and reproducibly, to remove the natural oxide layer that is inevitably forming on the joining surface before the joining process.
  • the joining surface treated according to the invention has a defined, uniform surface which ensures an improved joining result.
  • both components to be joined are made of a light metal material
  • the high-pressure water jet treatment according to the invention can be carried out on the joining surfaces of both the first and the further component to be joined with it.
  • High-pressure water jets for processing the joining surface of the respective component means that the machining of the joining surface can be integrated into a process in which the respective component is cleaned for further processing. As for the cleaning of the respective component and the high-pressure water jets used according to the invention
  • the joining surface can be cleaned and processed according to the invention
  • the washing process carried out to clean the respective component, before, during or after the work step a) completed by using high pressure water blasting.
  • the method according to the invention is particularly suitable for preparing a component which is glued to the further component in step c) in the area of their mutually adjacent joining surfaces.
  • the method according to the invention can be used for components that are
  • Cast parts made from a light metal casting alloy, in particular one
  • Cast aluminum alloys are cast particularly effectively.
  • the invention makes it possible here in a simple manner the joining surface of the carrier or the housing on which the battery with its associated
  • the joint surface comes into contact with one another in such a way that there is such an intensive thermally conductive contact between the joint surfaces of the housing or carrier on the one hand and the battery on the other hand after step c) that there is no need for additional aids for heat transfer, such as thermal paste and the like can be.
  • the single figure shows schematically a section of a structural component 1 of a support structure, not shown here, for a structure not shown here either
  • the structural component 1 can be, for example, a cross member of the rear wheel suspension or the like, which is intended to be connected to the adjacent components, for example made of sheet metal, during the assembly of the supporting structure by means of adhesive bonds, which are also not shown here.
  • the components with which the structural component 1 is to be connected can be a floor panel, a side member or the like.
  • the structural component 1 has been cast in a conventional manner from a cast aluminum alloy known for this purpose.
  • the joining surfaces 2, 3, 4 can be curved in narrow radii, arranged in areas of the structural component 1 where free direct access through other shaped elements of the
  • Structural component 1 is hindered, or be provided with undercuts, which are required, for example, in addition to the material connection produced by the intended gluing, also a
  • the structural component 1 goes through a conventional washing process in which the
  • Residues are freed that originate from the previous work steps that the structural component 1 has gone through during its production.
  • a material-removing processing is integrated into the washing process, by means of which a cover layer which is present on the joining surfaces 2, 3, 4 and adjoining the free surface of the joining surfaces 2, 3, 4 over a thickness of for example 0.1 mm away and on the joining surface a
  • Nozzle head 5 is shown.
  • the nozzle head 5 can be held, for example, on a robot arm or a comparable adjusting device which can move the nozzle head 5 in all degrees of freedom C, U, Z, which
  • the material particles removed from the joining surfaces 2, 3, 4 are washed away by the high-pressure water jet 6, so that completely clean joining surfaces 2, 3, 4 are available after processing by the high-pressure water jet.
  • the joining surfaces 2, 3, 4 machined in this way are wetted in a known manner with an adhesive.
  • the structural component 1 with its joining surfaces 2, 3, 4 is attached to the corresponding joining surfaces of the assigned components of the supporting structure, so that the now between the joining surfaces 2, 3, 4 of the structural component 1 and the joining surfaces of the component to be connected sitting on them the support structure seated adhesive become effective and after the possibly required curing a material bond is established.

Landscapes

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  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (1), das aus einer Leichtmetalllegierung gefertigt ist und eine Fügefläche (2,3,4) aufweist, mit einem weiteren Bauteil, das ebenfalls eine Fügefläche aufweist, wobei a) mindestens an der Fügefläche (2, 3, 4) des ersten Bauteils (1) ein Materialabtrag vorgenommen wird, b) das weitere Bauteil mit seiner Fügefläche an die Fügefläche (2, 3, 4) des ersten Bauteils (1) angesetzt wird, so dass die Fügeflächen (2, 3, 4) von erstem Bauteil (1) und weiterem Bauteil aneinander liegen, und c) im Bereich der aneinander liegenden Fügeflächen (2, 3, 4) eine kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Bauteil (1) und dem weiteren Bauteil hergestellt wird, um mit minimiertem Aufwand auch strengste Anforderungen an die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit der Fügefläche des für die Verbindung bereitgestellten Bauteils zu erfüllen. Die Erfindung schlägt vor, im Arbeitsschritt a) den Materialabtrag an der Fügefläche (2, 3, 4) des ersten Bauteils (1) mittels Hochdruckwasserstrahlen vorzunehmen.

Description

Verfahren zum Verbinden eines Bauteile mit einem weiteren Bauteil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils, das aus einer Leichtmetallgusslegierung gegossen ist und eine Fügefläche aufweist, mit einem weiteren Bauteil, das ebenfalls eine Fügefläche aufweist.
Um an der Fügefläche des ersten Bauteils vor dem Verbinden mit dem anderen Bauteil definierte Bedingungen herzustellen, wird in der betrieblichen Praxis in einem ersten Arbeitsschritt an der betreffenden Oberfläche des ersten Bauteils üblicherweise über eine bestimmte Dicke der an die betreffende Fügefläche angrenzenden Oberflächenschicht Material abgetragen. Durch diesen auch .Aktivierung“ genannten Arbeitsschritt erhält die Fügefläche eine bestimmte Oberflächenrauigkeit und es werden beispielsweise auf der Fügefläche .
vorhandene Oxidschichten oder desgleichen abgetragen, die sich ungünstig auf die Haltbarkeit einer Klebeverbindung auswirken könnten. Jädoch besteht auch im Fall, dass das erste Bauteil und das andere Bauteil durch eine form- oder kraftschlüssige Verbindung miteinander verbunden werden sollen, wie
beispielsweise durch eine Nietverbindung oder durch eine
Durchsetzfügeverbindung, die Forderung nach einem definierten
Oberflächenzustand im Bereich der Flächen, an denen die miteinander zu verbindenden Guss- und Bauteile zusammengefügt werden.
Das an seiner Fügefläche aktivierte erste Bauteil wird in Kontakt mit der
Fügefläche des mit ihm zu verbindenden weiteren Bauteils gebracht, so dass die Fügeflächen von erstem Bauteil und weiterem Bauteil aneinander liegen.
Anschließend wird dann im Bereich der aneinander liegenden Fügeflächen von erstem Bauteil und vom weiteren Bauteil eine kraft-, form- und/oder
stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Bauteil und dem weiteren Bauteil hergestellt.
Um die Forderung nach einem definierten, für die jeweilige Verbindungsart optimierten Oberflächenzustand im Bereich der Fügefläche zu erfüllen, wird in der Praxis von der Fügefläche durch Schleifen oder Polieren mechanisch die Materialschicht abgetragen, die die Haltbarkeit der im Bereich der Fügefläche herzustellende Verbindung möglichenweise negativ beeinflussen könnte.
Gleichzeitig wird durch die schleifende oder polierende Bearbeitung die vorgegebene Rauigkeit an der Fügefläche hergestellt.
Bei ebenen oder gleichmäßig gekrümmten Fügeflächen kann der mechanische Materialabtrag exakt reproduzierbar maschinell in einem automatisierten
Bearbeitungsvorgang erledigt werden. Liegen im Bereich der Fügefläche jedoch komplexe Formen vor, wie beispielsweise enge Radienverläufe oder
Hinterschnitte, so kann in vielen Fällen der erforderliche Materialabtrag nur händisch vorgenommen werden. Dies bringt nicht nur einen erheblichen
Bearbeitungsaufwand mit sich, sondern macht auch im Hinblick aUf die
Qualitätssicherung und die Reproduzierbarkeit des Bearbeitungsergebnisses besondere Vorkehrungen notwendig, die zusätzlichen Aufwand bedeuten.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum
Verbinden eines Bauteils mit einem weiteren Bauteil zu nennen, mit dem es bei minimiertem Aufwand möglich ist, auch strengsten Anforderungen an die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit der Fügefläche des für die Verbindung
bereitgestellten Bauteils zu erfüllen.
Die Erfindung hat diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene
Verfahren gelöst. Es versteht sich dabei von selbst, dass bei der Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens der Fachmann nicht nur die in den
Ansprüchen erwähnten und hier erläuterten Verfahrensschritte absolviert, sondern auch alte sonstigen Schritte und Tätigkeiten ausführt, die bei der praktischen Umsetzung derartiger Verfahren im Stand der Technik regelmäßig durchgeführt werden, wenn sich hierzu die Notwendigkeit ergibt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben und werden wie der allgemeine Erfindungsgedanke nachfolgend im Einzelnen erläutert.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils, das aus einer Leichtmetalllegierung gefertigt ist und eine Fügefläche aufweist, mit einem weiteren Bauteil, das ebenfalls eine Fügefläche aufweist, wird somit in Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik a) mindestens an der Fügefläche des ersten Bauteils ein Materialabtrag
vorgenommen, b) das weitere Bauteil mit seiner Fügefläche an die Fügefläche des ersten
Bauteils angesetzt, so dass die Fügeflächen von erstem Bauteil und weiterem Bauteil aneinander liegen, und c) im Bereich der aneinander liegenden Fügeflächen eine kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem weiteren Bauteil hergestellt.
Erfindungsgemäß wird nun im Arbeitsschritt a) der Materialabtrag an der
Fügefläche des Bauteils mittels Hochdrückwasserstrahlen vorgenommen. Die Erfindung macht sich somit die aus dem Stand der Technik an sich bereits für das Aufrauen von Oberflächen von Zylindern von Verbrennungsmotoren von bekannte (s. EP 0 568 315 B1 und DE 10 2009 019 674 B4) Möglichkeit zu Nutze, mittels Wasserhochdruckstrahlen einen gezielten Materialabtrag an der jeweils bearbeiteten Oberfläche vorzunehmen und damit einhergehend eine bestimmte Oberflächenrauigkeit einzustellen. Dabei hat sich gezeigt, dass das Wasserhochdruckstrahlen nicht nur dazu geeignet ist, einen Oberflächenzustand an einem Leichtmetallbauteil herzustelleh, der die entsprechend bearbeitete Fläche für eine Oberflächenbeschichtung oder desgleichen geeignet macht, sondern auch für den Abtrag einer Oberflächenschicht, die so dick ist, dass optimale Voraussetzungen geschaffen sind für die Herstellung einer
stoffschlüssigen (Verklebung) oder kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung (Vernietung, Durchsetzfügeverbindung, Verschraubung etc.).
Als besonders günstig erweist es sich, dass sich mittels
Wasserhochdruckstrahlen auch bei einer automatisierten
Verfahrensdurchführung komplexe Oberflächengestaltungen und -Verläufe der Fügeflächen problemlos bearbeiten lassen. So können mittels eines
Hochdruckwasserstrahls Hiriterschneidungen, enge Radienveriäufe und desgleichen ohne Weiteres bearbeitet werden.
Um einen ausreichenden Materialabtrag zu gewährleisten, kann der
Wasserstrahl, der erfindungsgemäß beim Hochdruckwasserstrahlen im
Arbeitsschritt a) auf die zu bearbeitende Fügefläche gerichtet ist, mit einem Druck von 600 - 850 bar ausgebracht werden, wobei besonders gute
Arbeitsergebnisse bei einem Druck von 650 - 750 bar zu erwarten sind.
Die Wirkung des Hochdruckwasserstrahls kann dabei dadurch weiter optimiert werden, dass der Hochdruckwasserstrahl gepulst ausgebracht wird, wobei sich eine Pulsung im Ultraschallbereich als besonders effektiv herausgestellt hat. Typischenweise werden dabei erfinduhgsgemäß die Pulse mit einer Frequenz von 18.500 - 22.000 Hz ausgebracht, wobei sich Pulse von 19.500 - 20.000 Hz als besonders effektiv erwiesen haben.
Der Vorschub, mit dem der Hochdruckwasserstrahl entlang der zu bearbeitenden Fläche bewegt wird, liegt typischenweise bei 1 bis 50 mm/s.
Die Gestaltung der Öffnung der Düse, die zum Ausbringen des
Hochdruckwasserstrahls eingesetzt wird, insbesondere der geeignete
Düsendurchmesser, werden bei im Rahmen der voranstehend erläuterten Maßgaben (Druck, optionale Pulsation, Vorschubgeschwindigkeit) empirisch so bestimmt, dass der gewünschte Materialabtrag innerhalb einer vorgegebenen Zeiteinheit erledigt wird.
Als Zielgröße für den Materialabtrag kann dabei eine bestimmte Ebenheit der zu behandelnden Fläche gelten. So lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren problemlos Oberflächenebenheiten erzeugen, bei denen die maximale Abweichung von einer perfekt ebenen Fläche höchstens ± 0,5 mm, insbesondere höchstens ± 0,3 mm oder höchstens 0,2 mm beträgt.
Der Hochdruckwasserstrahl kann erfindungsgemäß auch in Abhängigkeit von der Topographie der zu bearbeitenden Fläche ausgebracht werden. Hierzu kann die Oberflächentopographie bildtechnisch (z.B. durch einen Oberflächenscan) erfasst werden. Aus der erfassten Topographie können dann die Bereiche ermittelt werden, an denen ein Materialabtrag für die Erzeugung einer
bestimmten Ebenheit der Gesamtfläche erforderlich ist. Auf diese Weise kann sich die erfindungsgemäße Hochdruckwasserstrahl-Bearbeitung gezielt auf diejenigen Oberflächenbereiche beschränken, in denen für die jeweils
angestrebte Ebenheit der Gesamtfläche ein intensiverer Materialabtrag notwendig ist. Weniger unebene Flächenabschnitte können dann weniger intensiv oder bei der Bearbeitung ausgespart werden, weil sie bereits den an die Ebenheit der Gesamtfläche gestellten Anforderungen genügen. Die bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise durch die Anwendung des
Wasserhochdruckstrahlens an der Oberfläche der bearbeiteten Fügefläche des ersten Bauteils erzielbare mittlere Rautiefe Rz (bestimmt gemäß DIN EN 25178) beträgt nach dem Arbeitsschritt a) typischerweise 1pm - 6pm.
Dabei lässt sich im Arbeiteschritt a) durch Wasserhochdruckstrahlen
insbesondere dann, wenn der Wasserstrahl mit den voranstehend angegebenen Drücken ausgebracht wird, von der Fügefläche des ersten Bauteils zuverlässig eine 0,1 - 0,15 mm dicke Oberflächenschicht gleichmäßig und vollständig reproduzierbar abtragen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es so zuverlässig und reproduzierbar, vor dem Fügevorgartg die sich unvermeidbar an der Fügefläche bildende natürliche Oxidschicht abzutragen. Die
erfindungsgemäß behandelte Fügefläche weist eine definiert gleichmäßige Oberfläche auf, die ein verbessertes Fügeergebnis gewährleistet.
Es versteht sich von selbst, dass im Fall , dass beide miteinanderzu fügende Bauteile aus einem Leichtmetallwerkstoff gefertigt sind, die erfindungsgemäße Hochdruckwasserstrahl-Behandlung an den Fügeflächen sowohl des ersten als auch des mit ihm zu fügenden weiteren Bauteils vorgenommen werden kann.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anwendung des
Hochdruckwasserstrahlens zum Bearbeiten der Fügefläche des jeweiligen Bauteils besteht darin, dass auf diese Weise die Bearbeitung der Fügefläche in einen Prozess eingebunden werden kann, bei dem das jeweilige Bauteil für die Weiterverarbeitung gereinigt wird. Da für das Reinigen des jeweiligen Bauteils und das erfindungsgemäß angewendete Hochdruckwasserstrahlen der
Fügefläche des betreffenden Bauteils dasselbe Medium verwendet werden kann, können Reinigung und erfindungsgemäße Bearbeitung der Fügefläche
problemlos in einem kontinuierlichen Ablauf aufeinander folgend oder zeitgleich durchgeführt werden. Erfindungsgemäß kann somit der zum Reinigen des jeweiligen Bauteils durchgeführte Waschvorgang, vor, während oder nach dem durch Anwendung des Hochdruckwasseretrahlen absolvierten Arbeiteschritt a) durchgeführt werden.
Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Vorbereitung eines Bauteils, das mit dem weiteren Bauteil im Arbeiteschritt c) im Bereich ihrer aneinander liegenden Fügeflächen verklebt wird.
Dabei lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei Bauteilen, die als
Gussteile aus einer Leichtmetallgusslegierung, insbesondere einer
Aluminiumgusslegierung gegossen sind, besonders effektiv durchführen.
Beispiele für Bauteile, die sich in erfindungsgemäßer Weise auf besonders einfache und effektive Art miteinander verbinden lassen, sind auf der einen Seite ein Träger oder ein Gehäuse, die das erste Bauteil bilden, und auf der anderen Seite eine Batterie, die zum Speichern und Abgeben von elektrischer Energie vorgesehen ist und das mit dem ersten Bauteil zu verbindende zweite Bauteil bildet. Die Erfindung ermöglicht es hier auf einfache Weise die Fügefläche des Trägers oder des Gehäuses, an der die Batterie mit ihrer zugeordneten
Fügefläche zur Anlage kommt, so zu ebnen, dass zwischen den nach dem Arbeiteschritt c) aneinander liegenden Fügeflächen des Gehäuses oder Trägers einerseits und der Batterie andererseits ein so intensiver thermisch leitender Kontakt besteht, dass auf zusätzliche Hilfemittel zur Wärmeübertragung, wie Wärmleitpasten und desgleichen, verzichtet werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch einen Abschnitt eines Strukturbauteils 1 einer hier nicht dargestellten Tragstruktur für eine hier ebenfalls nicht
därgestellte Kraftfahrzeugkarosserie. Bei dem Strukturbäuteil 1 kann es sich beispielsweise um einen Querträger der hinteren Radaufhängung oder desgleichen handeln, der bei der Montage der Tragstruktur mittels Klebeverbindungen an die jeweils angrenzenden, beispielsweise aus Blechmaterial geformten Bauteile angebunden wenden soll, die hier ebenso nicht dargestellt sind. Bei den Bauteilen, mit denen das Strukturbauteil 1 verbunden werden soll, kann es sich um ein Bodenblech, einen Längsträger oder desgleichen handeln.
Das Strukturbauteil 1 ist in konventioneller Weise aus einer für diese Zwecke bekannten Aluminiumgusslegierung gegossen worden.
Für die Anbindung an das jeweilige Bauteil der Tragstruktur der
Kraftfahrzeugkarosserie sind an dem Strukturbauteil 1 an verschiedenen Stellen Fügeflächen 2,3,4 vorgesehen. Die Fügeflächen 2,3,4 können dabei in engen Radien gewölbt, in Bereichen des Strukturbauteils 1 angeordnet sein, an denen der freie direkte Zugang durch andere Formelemente des
Strukturbauteils 1 behindert wird, oder mit Hinterschneidungen versehen sein, die benötigt werden, um beispielsweise neben der durch die beabsichtigte Verklebung hergestellten stoffschlüssigen Verbindung auch eine
formschlüssige Verkopplung des Strukturbauteils 1 mit dem anzubindenden Bauteil herzustellen.
Um die Fügeflächen 2,3,4 für die Verklebung vorzubereiten, durchläuft das Strukturbauteil 1 einen konventionellen Waschprozess, bei dem die
Oberflächen des Strukturbauteils 1 vollständig von Fett und sonstigen
Rückständen befreit werden, die aus den vorangegangenen Arbeitsschritten stammen, die das Strukturbauteil 1 bei seiner Erzeugung durchlaufen hat.
In den Waschprozess eingebunden ist eine materialabtragende Bearbeitung, durch die eine an den Fügeflächen 2,3,4 vorhandene, an die freie Oberfläche der Fügeflächen 2,3,4 grenzende Deckschicht über eine Dicke von beispielsweise 0,1 mm entfernt und an der Fügefläche eine
Oberflächenrauigkeit Rz von beispielsweise 200 pm (0,2 mm) hergestellt wird, um die Fügeflächen 2,3,4 für die anschließende Verklebung mit dem jeweils zugeordneten Bauteil der Tragstruktur zu aktivieren.
Für diese materialabtragende Bearbeitung ist eine konventionelle
Hochdruckwasserstrahl-Einrichtung vorgesehen, von der'hier nur der
Düsenkopf 5 dargestellt ist. Der Düsenkopf 5 kann beispielsweise an einem Roboterarm oder einer vergleichbaren Stelleinrichtung gehalten sein, die den Düsenkopf 5 in allen Freiheitsgraden C,U,Z bewegen kann, welche
erforderlich sind, um in einer systematischen Bewegungsabfolge die jeweils zu bearbeitende Fügefläche 2,3,4 mit dem von dem Düsenkopf 5
ausgebrachten Hochdruckwasserstrahl 6 einem hierzu vorgesehenen, über die jeweilige Fügefläche 2,3,4 verlaufenden Bearbeitungspfad P mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 1 - 50 mm/s sukzessive zu überstreichen.
Der aus dem Düsenkopf 5 austretende, mit einem Druck von typischenweise bis zu 850 bar beaufschlagte Hochdruckwasserstrahl 6 trifft mit hoher kinetischer Energie auf die jeweilige Fügefläche 2,3,4, so dass im jeweiligen Auftreffbereich die dort vorhandene Deckschicht von dem sie tragenden Gusssubstrat des Strukturbauteils 1 in Form von feinen Partikeln vollständig abgelöst und gleichzeitig an der so freigelegten Oberfläche eine durch in unregelmäßiger Verteilung vorliegende Berge und Täler gekennzeichnete Oberflächenstruktur hinterlassen werden, welche die geforderte
Oberflächenrauigkeit Rz bilden,
Die von den Fügeflächen 2,3,4 abgetragenen Materialpartikel werden vom Hochdruckwasserstrahl 6 weggeschwemmt, so dass nach der Bearbeitung durch den Hochdruckwasserstrahl vollständig saubere Fügeflächen 2,3,4 zur Verfügung stehen. Zur Herstellung der Klebeverbindung werden die so bearbeiteten Fügeflächen 2,3,4 in bekannter Weise mit einem Klebstoff benetzt. Anschließend wird das Strukturbauteil 1 mit seinen Fügeflächen 2,3,4 an die korrespondierenden Fügeflächen der zugeordneten Bauteile der Tragstruktur angesetzt, so dass der nun zwischen den Fügeflächen 2,3,4 des Strukturbauteils 1 und den an ihnen sitzenden Fügeflächen des jeweils zu verbindenden Bauteils der Tragstruktur sitzende Klebstoff wirksam werden und nach der gegebenenfalls erforderlichen Aushärtung eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt ist.
BEZUGSZEICHEN
1 Strukturbauteil, gegossen aus einer Aluminiumgusslegierung
2,3,4 Fügeflächen des Strukturbauteils 1
5 Düsenkopf
6 Hochdruckwasserstrahl
P Pfad, dem folgend der Hochdruckwasserstrahl 6 die jeweilige
Fügefläche 2,3,4 überstreicht
C,U,Z Raumrichtungen (Freiheitsgrade der Bewegung des Düsenkopfs
5)

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (1), das aus einer
Leichtmetalllegierung gefertigt ist und eine Fügefläche (2,3,4) aufweist, mit einem weiteren Bauteil, das ebenfalls eine Fügefläche aufweist, wobei a) mindestens an der Fügefläche (2,3,4) des ersten Bauteils (1) ein
Materialabtrag vorgenommen wird, b) das weitere Bauteil mit seiner Fügefläche an die Fügefläche (2,3,4) des ersten Bauteils (1) angesetzt wird, so dass die Fügeflächen (2,3,4) von erstem Bauteil (1) und weiterem Bauteil aneinander liegen, und c) im Bereich der aneinander liegenden Fügeflächen (2,3,4) eine kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Bauteil (1) und dem weiteren Bauteil hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Arbeitsschritt a) der Materialabtrag an der Fügefläche (2,3,4) des ersten Bauteils (1) mittels Hochdruckwasserstrahlen vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der beim Hochdruckwasserstrahlen im Arbeitsschritt a) auf die Fügefläche (2,3,4) des ersten Bauteils (1) gerichtete Wasserstrahl mit einem Druck von 600 - 850 bar ausgebracht wird.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beim Hochdruckwasserstrahlen im Arbeiteschritt a) auf die FDgefläche (2,3,4) des ersten Bauteils (1) gerichtete Wasserstrahl mit einer Frequenz von 18.500 - 22.000 Hz gepulst ausgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die mittlere Rautiefe Rz der Fügefläche (2,3,4) des ersten Bauteils (1) nach dem Arbeitsschritt a) 1pm - 6pm beträgt.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Arbeitsschritt a) durch das
Hochdruckwasserstrahlen von der Fügefläche (2,3,4) des Bauteils (1) eine 0,1 - 0,15 mm dicke, an die Oberfläche der Fügefläche angrenzende Deckschicht abgetragen wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fügefläche (2,3,4) des Bauteils (1) vor, während oder nach dem Arbeitsschritt a) gewaschen wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) und das weitere Bauteil im Arbeitsschritt c) miteinander im Bereich ihrer aneinander liegenden Fügeflächen (2,3,4) verklebt werden.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) und das weitere Bauteil im Arbeitsschritt c) miteinander im Bereich ihrer aneinander liegenden Fügeflächen (2,3,4) verschweißt werden.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) aus einer
Leichtmetallgusslegierung gegossen ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Leichtmetallgusslegierung eine Aluminiumgusslegierung ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1Ö, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil ein Träger oder ein Gehäuse und das zweite Bauteil eine Batterie ist, die zum Speichern von elektrischer Energie vorgesehen ist.
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