[发明专利]功能元件和辅助元件的一体式电阻焊接

说明书

技术领域

本发明涉及用于将至少一个夹层片材与由金属制成的至少一个功能元件接合的方法，其中，至少一个夹层片材具有两个金属外层和布置在金属外层之间的热塑性材料层，其中至少一个夹层片材的至少待接合的区域按如下方式被加热：使热塑性材料层软化，塑料层由于外层被挤压在一起而被外层挤出接合区域，并且至少一个夹层片材的外层借助于在第一电极与第二电极之间的电流而与功能元件接合，尤其是焊接到功能元件上。本发明还涉及用于实施根据本发明的方法的装置。

背景技术

在机动车领域，对于轻质结构概念的日益增长的需求使得在两个金属薄外层之间设有热塑性材料层的夹层片材的使用变得前景广阔，从而通过利用夹层片材进一步减轻所制造的机动车的重量。夹层片材能够提供开拓了新的减重潜力的各种独有性质。因此，夹层片材作为固体片材由于塑料层的存在而具有显著低的重量，同时提供了高强度值。此外，夹层片材能够消声且提供高级别的刚性。然而，夹层片材的缺点在于，它们具有电绝缘塑料层，该电绝缘塑料层在熔焊工艺情况下，特别是电阻焊接的情况下，会引起形成令人满意的焊接接合方面的问题。由于夹层片材在熔焊情况下出现的问题，夹层片材目前通常与其他金属部件通过粘合剂结合，或者例如通过卷边(beading)的机械方式相互连接。

此外，夹层片材目的在于进一步提供如下功能：该功能借助于例如螺钉、螺栓、焊接螺母等功能元件或类似的功能元件来提供。出于这个目的，功能元件必须连接到夹层片材。德国未经审查而公开的申请DE 10 2012 106 521 A1披露了一种用于将夹层片材与例如焊接螺栓等另外接合零件接合的方法，其中焊接螺栓具有在端部处指向夹层片材的突出的焊接突起以及片状辅助元件。具有焊接突起的螺栓预先连接到辅助元件，然后，栓和辅助元件二者一起与夹层片材接合。为了提高焊接到夹层片材上的功能元件的力吸收能力，辅助元件具有片状设计。然而，为达到该目的，需要两个加工步骤。在第一次操作中将螺栓与辅助元件焊接，然后将螺栓和辅助元件定位且焊接到夹层片材上。

发明内容

以此作为出发点，本发明的目的在于进一步简化和更具成本效益地构造功能元件与夹层片材的接合。此外，本发明基于提供用于实施根据本发明的方法的对应装置的目的。

根据本发明的第一教导，所表明的目的是这样实现的：在单次操作中，至少一个功能元件与第一辅助元件接合，然后功能元件连同辅助元件一起与至少一个夹层片材接合。

结果表明，能够在单次操作中直接对夹层片材实施两个接合步骤，即，将功能元件与辅助元件连接，以及将功能元件连同辅助元件一起与夹层片材连接。通过这种方式，省去了生产其上接合有辅助元件的功能元件的步骤，因此显著地简化了整个方法。

根据本发明的第一细化方案，至少一个功能元件连同辅助元件一起定位在位于夹层片材一侧的第一容器中，其中，第一容器连同至少一个功能元件和第一辅助元件一起形成第一电流路径的部件，在至少一个功能元件与辅助元件接合过程中，至少第一接合电流流经第一电流路径，其中，力同时施加到功能元件上，使得功能元件和第一辅助元件彼此接合，带有接合的第一辅助元件的至少一个功能元件、第一容器和第二电极随后形成第二电流路径的部件，当第一电流路径断开时，用于加热夹层片材的预热电流流经第二电流路径，并且在夹层片材的外片材被挤压在一起时，第二接合电流从第一电极经过功能元件、第一辅助元件和夹层片材的被挤压在一起的外片材流到第二电极。通过形成两个电流路径，例如螺栓等功能元件与辅助元件接合的过程能够在第一容器中直接发生在夹层片材上，其中，所述容器接纳功能元件本身和辅助元件。同时，能够确保夹层片材经由第二电流路径的预热，因此塑料层能够被挤出夹层片材的接合区域，且使两个外片材彼此相接触。只要两个外片材一开始接触，就会产生用于将功能元件连同第一辅助元件一起与夹层片材接合的接合电流，因此确保了非常简单的工序。

优选地，根据进一步的细化方案，当第一电流路径和第二电流路径断开时，用于接合目的的接合电流经过功能元件、第一辅助元件和至少一个夹层片材的外片材流到第二电极。通过这种方式，原则上，能够排除经由第二电流路径的分流。其次，还可以设想的是，通过在外片材接触时增大第二电流路径中的电阻，考虑到经由相接触的两个外片材的电流路径，第一电极与第二电极之间的电阻处于如此低的水平以至于不再经由第二电流路径流动显著的电流。在该情况下，例如，可以省去用于闭合和断开第二电流路径的器件。