用于以非可拆解的方式連接部件或部件區(qū)域的方法及非可拆解連接的制作方法
【專利說明】用于以非可拆解的方式連接部件或部件區(qū)域的方法及非可拆解連接
[0001 ] 說明書
[0002]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于以非可拆解的方式連接部件或部件區(qū)域的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求6的非可拆解連接。
[0003]焊接或粘合連接用于非可拆解連接至少兩個部件或單個部件的部件區(qū)域。目的是通過其實質(zhì)性接合連接獲得的永久連接。在焊接連接處，基材最初通過焊接熱局部熔化。實際的連接僅由于當(dāng)留下熔融相時隨后的冷卻形成。因此，原則上，可以轉(zhuǎn)變成熔融相的所有材料都可以彼此焊接。根據(jù)所使用的焊接方法，材料接合可以在具有或不具有適當(dāng)?shù)暮附犹盍系那闆r下引起。
[0004]為了獲得必要的焊接熱，必須從外側(cè)供應(yīng)能量。除了在摩擦焊接期間為此目的而施加的動能之外，這種能量也可以例如通過適當(dāng)?shù)臒嵩串a(chǎn)生。然而，當(dāng)焊接金屬材料時，由于引入焊接電流，其電阻可以直接用于獲得局部加熱。電阻點焊已被建立，特別是在例如車體部件的薄壁元件的情況下。這種焊接例如使用焊鉗進(jìn)行，待連接的金屬板或金屬板區(qū)域采用焊鉗在周圍接合。在這種情況下，它們通過電極從相對側(cè)局部壓靠彼此直到在待焊接的區(qū)域之間形成導(dǎo)電接觸。隨后，焊接電流經(jīng)由電極流過局部接觸區(qū)域以便形成焊接連接。
[0005]除了通過焊接獲得部件表面的實質(zhì)性接合連接之外，在許多情況下也使用純粹的粘合方法。由于粘合層存在于部件表面之間，因此也產(chǎn)生了形成非可拆解粘合連接的實質(zhì)性接合連接。
[0006]在這方面，DE44 31 991 Al描述了一種用于連接平面部件的方法。待連接的部件可以包含彼此相同或彼此不同的材料。特別地，可以涉及含鐵和不含鐵的材料。實際的連接是通過在熱的作用下硬化的粘合劑的在先施加實現(xiàn)的。為此，將粘合劑普遍施加在待連接的部件的至少一個抵接面上。隨后，將部件放置在彼此的抵接面上。在第一步，僅在部件之間引起點狀粘合連接。為此，最初僅加熱設(shè)置有粘合劑的抵接面的部分區(qū)域。以這種方式，粘合劑局部硬化以便在部件之間獲得最初足以耐用的連接或固定。隨后，給部件供應(yīng)較長時間的操作熱，以便硬化保持的粘合劑直到連接的最終強(qiáng)度。以這種方式，待連接的部件盡可能快地初步固定是可能的，而最后大量的固化在隨后的過程中引起。因此，例如，最后的加熱操作可以在硬化爐中硬化所施加的漆的情況下進(jìn)行。從而相應(yīng)地有效地利用必要的時間和能量。
[0007]根據(jù)常規(guī)電阻點焊，在待連接的部件區(qū)域之間使用附加的粘合層也是已知的。部件區(qū)域之間的附加的實質(zhì)性接合連接通過粘合層提供。這種被稱為粘合焊接的方法的優(yōu)點包含形成高度耐用的連接。這特別是因為用于力傳遞的連接面可以由此擴(kuò)大超出焊接區(qū)域直到粘合層的尺寸。
[0008]關(guān)于粘合焊接已知的問題包含自身形成焊接連接。例如，粘合層最初構(gòu)成初始障礙，以便在待連接的部件區(qū)域的抵接面之間形成適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電接觸。這是因為，除其他外，例如，在汽車工業(yè)中使用的粘合劑是不導(dǎo)電的。因此，待焊接在一起的連接區(qū)域中的粘合層必須凹進(jìn)或移位。由于在這種情況下包含高粘度并因此濃的流動的粘合劑，相應(yīng)地高的力是必要的以便通過移位粘合劑將待連接的部件區(qū)域壓靠彼此。由于為此需要的壓緊力經(jīng)由電極施加，因此電極具有相應(yīng)高的磨損度。此外，如果高的壓緊力必須僅從一側(cè)施加而沒有適當(dāng)?shù)姆聪蛑С校敲此鼈兪翘貏e不適當(dāng)?shù)摹?br>[0009]最后，粘合劑的不適當(dāng)?shù)囊莆粚?dǎo)致不期望的焊接缺陷。此外，所使用的許多粘合劑可以僅使用附加的輔助連接電路來局部移位。這是用于粘合劑的臨時預(yù)熱以便降低其粘度。然而，附加的輔助連接電路的使用降低了粘合焊接的工藝可靠性。由于在粘合焊接中彼此粘合和彼此焊接的區(qū)域之間的典型變化，以這種方式產(chǎn)生的粘合間隙是不均勻的。此外，彼此連接的部件區(qū)域之間的焊接區(qū)域中的粘合間隙沒有任何間距。因此，粘合層的厚度隨著連接面而變化。因此，粘合間隙總體上不能調(diào)節(jié)。
[0010]為了實現(xiàn)粘合間隙的可調(diào)性，凸焊方法是進(jìn)一步已知的。在這種情況下，待連接的部件面之間的焊接所必需的接觸通過所謂的焊接凸起來形成。焊接凸起通常是壓入到至少一個薄壁部件中的變形。雖然壓痕在部件的一側(cè)上由此形成，但是相對側(cè)具有以凸起的形式的必要的突出部。以這種方式制造的部件面也通過電極來焊接。這些電極可以是焊鉗的部件，如在常規(guī)的電阻點焊或粘合焊接中也使用的。
[0011]由于通過焊接凸起預(yù)先確定接觸面尺寸，可以從而實現(xiàn)不依賴于電極的尺寸的電流密度。換句話說，在這種情況下不應(yīng)該使用逐漸減小以便變薄并且因此快速磨損的電極以便獲得有限的接觸區(qū)域。因此，在凸焊方法中使用具有相應(yīng)較少的電極磨損的平面電極是可能的。在這種情況下，存在將所述凸焊方法與粘合層的使用組合的已知方法。
[0012]在這方面，DE 33 26 612 Al描述了一種用于通過電阻點焊連接兩個金屬板的方法。在實際焊接之前，首先將凸起狀變形壓入到第一板中。設(shè)置凸起以便形成針對第二板焊接必要的導(dǎo)電接觸。為了改進(jìn)待形成的連接，兩個板中的至少一個在變形區(qū)域中設(shè)置有粘合層。粘合層在板的在變形區(qū)域中具有突出部的一側(cè)施加。隨后，將具有其突出部的第一板抵靠第二板的抵接區(qū)域放置并且壓入到粘合層和第二板中。通過在變形區(qū)域中施加電極，從一個板通過突出部流進(jìn)另一個板的焊接電流最終被施加到板上。結(jié)果是，板的金屬在變形區(qū)域中局部熔化，由此形成了實質(zhì)性接合連接。因此，材料接合包含焊接連接和粘合連接。
[0013]凸焊方法和粘合層的設(shè)置的組合已經(jīng)提供了許多優(yōu)點。由于當(dāng)前形成焊接凸起，粘合層可以大體上更容易地局部移位，因為可以經(jīng)由電極引入的壓緊力在很小的表面區(qū)域上分布。在焊接凸起下以這種方式可以實現(xiàn)的高壓縮應(yīng)變再次導(dǎo)致必要的壓緊力總體上能夠減小。由于粘合層的簡單的局部移位性可以實現(xiàn)改進(jìn)的導(dǎo)電接觸。此外，免除了有時必要的輔助連接電路的設(shè)置使得工藝可靠性總體上增加。
[0014]盡管如此，在這種情況下，粘合間隙的范圍不能進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，在焊接操作期間的熔化過程首先開始于焊接凸起的尖端并且引發(fā)焊接熔核的生長。在這種情況下，焊接凸起完全轉(zhuǎn)變成熔融相。結(jié)果是，焊接凸起的初始突出部在焊接后被壓縮，并且因此不再可用。此外，彼此連接的部件面也由此在彼此上平面定位。
[0015]因此，已知的焊接方法和隨其一起形成的焊接連接當(dāng)然仍留有改進(jìn)的空間。
[0016]在這種背景下，本發(fā)明的目的是改進(jìn)一種用于以非可拆解的方式連接部件或部件區(qū)域的方法，使得焊接和粘合的組合連接可以以工藝可靠的方式實現(xiàn)，其中必要的粘合間隙可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，旨在提出一種包含焊接和粘合的組合的改進(jìn)的非可拆解連接，其中還在焊接的區(qū)域中形成必要的粘合間隙。
[0017]這個目的的方法相關(guān)的部分的解決方案在具有權(quán)利要求1的特征的方法中闡述。這個目的的裝置相關(guān)的部分通過權(quán)利要求6的特征解決。本發(fā)明的附加的特別有利的實施例在從屬權(quán)利要求中公開。
[0018]應(yīng)當(dāng)指出的是，在以下說明書中單獨闡述的特征可以以任何技術(shù)上有利的方式彼此組合并且闡述本發(fā)明的附加實施例。說明書特別是參考附圖進(jìn)一步描述和說明本發(fā)明。
[0019]由于根據(jù)本發(fā)明的用于以非可拆解的方式連接部件或部件區(qū)域的方法，兩個連接面通過包含的粘合層至少部分彼此焊接。在這方面，構(gòu)想以下步驟:
[0020]-在連接面上設(shè)置焊接基底，
[0021]-將粘合層施加到連接面上，
[0022]-朝向彼此移動連接面，其中焊接基底被抵靠另一個連接面設(shè)置，以及
[0023]-在所施加的焊接基底的區(qū)域中引入焊接電流。
[0024]應(yīng)該提到的是，至少一個焊接基底的設(shè)置可以在施加粘合層之前和在施加粘合層之后進(jìn)行。相應(yīng)地，粘合層的施加可以在設(shè)置至少一個焊接基底之前或在設(shè)置至少一個焊接基底之后進(jìn)行。當(dāng)然，通過同時設(shè)置焊接基底和施加粘合層以并行的方式進(jìn)行也是可以想到的。優(yōu)選地，粘合層的施加僅在在連接面之一上已設(shè)置至少一個焊接基底之后進(jìn)行。
[0025]關(guān)于連接的構(gòu)想結(jié)構(gòu)，焊接基底和粘合層可以在一個且相同的連接面上一起設(shè)置和施加。然而，至少一個焊接基底可以設(shè)置在第一連接面上，而粘合層施加到第二連接面并且因此到相應(yīng)的另一個連接面。粘合層和焊接基底優(yōu)選設(shè)置在不同的連接面。以這種方式預(yù)先制造的兩個連接面的接近運動由此以這樣的方式進(jìn)行:通過粘合層相應(yīng)地局部移位來抵靠另一個連接面施加焊接基底。焊接基底與相對的連接面的抵接用于形成導(dǎo)電接觸，以便甚至能夠通過引入焊接電流來進(jìn)行電阻焊。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，在朝向彼此移動彼此以非可拆解的方式待連接的連接面之前，間隔件設(shè)置在連接面之間。在這種情況下，應(yīng)該指出的是，焊接基底突出到間隔件上方。換句話說，在相互接近的連接面之間延伸的間隔件的范圍應(yīng)該以這樣的方式選擇:使得當(dāng)焊接基底已經(jīng)處于施加狀態(tài)時，間隔件和至少一個連接面之間保持間距。
[0027]在這種情況下，特別的優(yōu)點包含間隔件的附加設(shè)置。定位在彼此上并且在焊接操作期間在焊接基底的區(qū)域中彼此壓靠的連接面之間保持的間距可以從而進(jìn)行控制。以已知的方式，焊接基底的熔化過程在此也初始開始于其尖端，該熔化過程通過引入焊接電流開始。在以這種方式引發(fā)的焊接熔核的生長期