[发明专利]用于产生空心型材接头的方法和空心型材接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分的、用于在由钢构成的空心型材和由铝材构成的结构元件之间产生接头的方法。

本发明还涉及一种按权利要求16的、由钢构成的空心型材与由铝材构成的结构元件的空心型材接头。

背景技术

通常使用非热接合方法来连接由钢和铝材构成的部件，例如铆接或螺纹连接。在此，不同部件通过铆钉或螺钉的形锁合而连接起来。但这种连接的强度由于其点状的力传递而有限。

钢铝混合部件的应用具有很大的减重潜力并且恰好改善了车身中的产品性能。上述冷接合方法，例如铆接技术和粘合技术，都不能带来所需要的稳定性。

现有技术中公开了熔焊工艺，通过其可实现钢和铝的材料锁合的焊接，尽管这两种合金的熔点极大不同。这种工艺在现有技术中也作为熔焊-钎焊工艺被公知。在此仅铝构件的材料部分熔化，由钢构成的部件通过钎焊过程与铝材材料锁合地连接。为了可实现钎焊过程，钢部件在熔焊-钎焊过程之前被施加覆盖层。这种覆盖层例如可以通过镀锌来完成。用焊缝金属浸湿镀锌的钢构件，金属间的相可降低到较低程度。然而即使是这种材料锁合连接也仅仅具有有限的强度。

DE 10 2007 060 116 A1公开了一种钢管-铝铸件的接头，其借助钢管与铝填充料的形锁合的周边焊来实现。在此首先将钢管一侧的一个区段扩宽，并且将一个由铸件材料构成的构件设置在该管的被扩宽的区段上。紧接着如此焊接由铸件材料构成的构件，使得管的被扩宽的区段至少部分形锁合地被包围。由此可实现管的被扩宽的区段通过焊缝金属从后面咬住，并且因此可确保管的径向方向和轴向方向上的牢固连接。形锁合地包围被扩宽的区段既可用于镀锌的管也可用于未镀锌的管。

根据DE 10 2007 060 116 A1的接头的缺点在于：直至热接合之前必须将钢管额外固定，例如借助夹紧装置。此外必要时还必须在工作中使用焊剂，以确保焊接填充料的熔体流近钢管。但这种焊剂常常具有腐蚀性，并且对如此连接的混合部件的耐久性产生不利的影响。

铝铸件和钢管之间存在的缝隙也是不利的。通过该缝隙环境空气在焊接过程中可进入熔体，这引起焊接效果差且由此较低的强度。此外在工作期间湿气可到达钢与铝的过渡位置，这导致进一步的缝隙腐蚀。

发明内容

因此本发明的任务是：提供一种实现两个具有不同材料特性的部件的接头的方法，该接头的特点为高强度和耐久性。此外还提供相应的空心型材接头。

借助一种用于在由钢构成的空心型材和由铝材构成的结构元件之间产生接头的方法这样的来实现本发明的任务，即根据权利要求1的特征，施加覆盖层到空心型材上，将空心型材压装到结构元件上，并且将空心型材和结构元件热接合。

如此构成的接头优点在于：产生力锁合的(kraftschlüssig)连接与材料锁合的连接的结合，力锁合连接通过纵向压装被施加覆盖层的钢管形成，材料锁合连接通过热接合过程例如借助铝填充料的MIG焊接形成。同样通过压配合也省去热接合期间对不同部件的固定过程。

在本方法另一个有利的实施变型中，通过形锁合的(formschlüssig)连接补充热接合和在结构元件和空心型材之间产生的材料锁合的(materialschlüssig)连接。该形锁合连接通过在结构元件和空心材料之间输入焊缝金属产生。如此产生的材料锁合的和力锁合的连接的强度通过形锁合被进一步提高。

有利的是，铝制结构元件被构造为铸体或铣削体，并且在结构元件在压装之前在用于空心型材的接纳区域中切削加工。由此可实现要压装的空心型材在结构元件上的精确配合。另外以这样的方式还可将制造误差限制到最低程度。

结构元件优选具有一个接纳销，空心型材被压装到其上。通过这样产生的接纳销和空心型材之间的压配合而在这两个部件之间形成了力锁合连接。该力锁合连接额外地补充了部件间的形锁合和材料锁合的连接。因此进一步提高接头的强度。

优选接纳销在其自由端部具有一个倒角角度和一定的长度，空心型材在该长度上被压装到接纳销上。倒角角度应在20～60°的范围内。长度优选应在8～60mm。通过倒角可特别容易地接合所述两个结构部件，其方式为：在压装过程的开始通过倒角将空心型材对中心并且由此可容易地在接纳销上方在开始区域中按压空心型材。接纳销的长度和形状的选择可以影响力锁合连接的强度，即当接纳销的长度较大时形成高的力锁合连接。同理，当接纳销的长度较小时形成较低的力锁合连接。在此倒角也可构造成半径或者说花萼形或卷边形。