WO2005070609A2

WO2005070609A2 - Verfahren zum verbinden zweier oder mehrerer profilteile oder bleche wobei die profilteile oder bleche an einer oder mehreren verbindungsstellen mechanisch verbunden und pressverschweisst sind

Info

Publication number: WO2005070609A2
Application number: PCT/DE2005/000111
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Eberlein
Original assignee: Adam Opel GmbH; GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Deutschland Holdings GmbH; GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2006-07-27
Also published as: DE102004003909A1; US20050161965A1; JP2007521964A; EP1713608A2; DE102004003909B4; WO2005070609A3; CN1938120A; US7870656B2; EP2052802A1; KR20060129404A; AU2005205865A1; BRPI0506579A

Abstract

Verfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer Bleche oder Profilteile, insbesondere eines Karosseriesegments, sowie Karosseriesegment Es wird ein Verfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer Bleche oder Profilteile, von denen typischerweise eines aus einem höherfesten Stahl besteht, mit folgen den Schritten vorgestellt: a) form- und/oder kraftschlüssiges mechanisches Verbin den der Bleche oder Profilteile an einer oder mehre ren Verbindungsstellen und anschliessendes b) thermisches Fügen der Verbindungsstellen mittels Pressschweißen. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren sind insbesondere im Kraftfahrzeugbereich Karosseriesegmente herstellbar, die qualitativ höchstwertige Punktschweissverbindungen aufweisen.

Description

B e s c h r e i b u n g

Karosseriesegment und seine Herstellung

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer metallischer Bleche und/oder Profilteile. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer Bleche und/oder Profilteile, von denen zumindest eines aus einem höherfesten Stahl besteht. Das Verschweißen von Blechen und/oder Profilteilen, insbesondere das Pressschweißen von Blechen und/oder Profilteilen, ist ein besonders wirtschaftliches Verfahren, da es rasch und ohne größeren apparativen Aufwand durchgeführt werden kann und dauerfeste stoffschlüssige Verbindungen ermöglicht .

Das Verschweißen lässt sich aber nur begrenzt anwenden, da eine Grundvoraussetzung dafür ist, dass die zu verschweißenden Materialien miteinander gut verschweißbar sind. Hauptsächlich sind gleiche oder im Wesentlichen gleiche Metalle und Metalllegierungen miteinander verschweißbar. Unterschiedliche Metalle oder Legierun- gen, beispielsweise Aluminium und Stahl oder Kupfer und Stahl, lassen sich nur sehr schwer oder überhaupt nicht verschweißen.

Ferner sind oftmals verschiedene Stahltypen untereinan- der aber auch gleiche Stahltypen miteinander nur schwierig verschweißbar, insbesondere wenn das Verschweißen über ein Pressschweißverfahren, wie z. B. Punktschweißen, Buckelschweißen oder Rollnahtschweißen, erfolgen soll.

Für die Verbindung von Blechen und/oder Profilteilen aus Metallen und Metalllegierungen sind neben dem Verschweißen aus dem Stand der Technik zahlreiche mechanische Verbindungsverfahren bekannt, beispielsweise das formschlüssige Verbinden über Nieten oder Schrauben. Diese Verfahren, die in der Regel mechanisch lösbare Verbindungen erzielen, weisen jedoch eine sehr schlechte Dauerfestigkeit auf, da in der Regel die eingebrachten Löcher zum Verschrauben bzw. zum Vernieten als mechanische "Kerben" wirken. Diese mechanischen "Kerben", die durch das Ausstanzen, das Durchbohren oder Schneiden der Löcher oder Schraubenlöcher entstehen, führen häufig zu Spannungsüberhöhungen, die bei einer Dauerbelastung zu einer raschen Materialermüdung führen können.

Eine Dauerfestigkeit, wie sie mit Schweißverbindungen erzielt wird, ist in der Regel mit formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen mechanischen Verbindungen nicht möglich.

Des Weiteren hat sich insbesondere gezeigt, dass es eine ganze Reihe höherfester und höchstfester Stähle gibt, die sich nur schwierig verschweißen lassen. Insbesondere ist ein Verschweißen über Pressschweißen nur unter sehr genau definierten, schwierig einzuhaltenden Schweißbedingungen möglich.

Diese so genannten höherfesten und höchstfesten Stähle werden insbesondere im Automobilbau zur Erzielung von Leichtbaukarosseriesegmenten eingesetzt. Bei vergleichbaren Festigkeitsstufen können mit den höherfesten und höchstfesten Stählen beispielsweise höhere Dehnungswerte und damit eine wesentlich bessere Kaltumformbar- keit erreicht. Des Weiteren ist der Bereich der sicher einstellbaren Festigkeiten stark gegenüber konventionellen Stählen erweitert. Diese höherfesten und höchstfesten Stähle ermöglichen demnach eine Leichtbauweise, die durch eine Erhöhung der Festigkeitseigenschaften bei einer gleichzeitigen Blechdicken- bzw. Profildickenreduzierung ermöglicht wird.

Zu den in Rede stehenden höherfesten und höchstfesten Stählen gehören Stähle, die durch eine Mischkristall- härtung, durch eine Kornfeinung, durch eine Ausscheidungshärtung oder durch eine spezielle Form der Festigkeitssteigerung, dem so genannten "Press-Hardening"- Verfahren eingestellt werden. Bei dem letztgenannten Verfahren werden die in einem Werkzeug warmumgeformten Bleche oder Profilteile im Werkzeug abgeschreckt, so dass sich ein hoher Martensitanteil bildet.

Eine weitere wichtige Gruppe von höherfesten bzw. höchstfesten Stählen stellen die Mehrphasenstähle dar. Die Festigkeitssteigerung bei diesen Mehrphasenstählen wird dadurch erzielt, dass harte Phasen neben weichen Phasen in das Gefüge eingebracht werden.

Eine erste wichtige Gruppe dieser Mehrphasenstähle sind die sogenannten Dualphasen-Stähle, bei denen das Gefüge im Wesentlichen aus Ferrit mit einem Martensitanteil bis zu etwa 20% besteht. Eine zweite wichtige Gruppe dieser Mehrphasenstähle stellen die so genannten Restaustenit-Stähle dar, die in einer Grundmatrix, die aus Ferrit und eingebettetem Bainit besteht, Restaustenitbestandteile enthalten, die bei der Umformung in harten Martensit umgewandelt werden. Diese Restaustenit-Stähle sind auch unter dem Namen TRIP-Stähle bekannt. Die Abkürzung "TRIP" steht dabei für "TRansformation Induced Plasticity" .

Eine dritte Gruppe dieser Mehrphasenstähle stellen die so genannten Komplexphasen-Stähle dar. Hier liegen in den sehr feinkörnigen Gefügen in homogener Verteilung Feinstausscheidungen vor, so dass neben sehr harten Phasen, beispielsweise Martensit, weichere Gefügebe- standteile vorliegen.

Eine vierte wichtige Gruppe sind die Ferrit-Bainit-Pha- sen-Stähle, die ein Gefüge aus Bainit und Ferrit aufweisen.

All diesen höherfesten oder höchstfesten Stählen ist aufgrund ihrer mehrphasigen und Sprödphasen enthaltenden Gefüge gemein, dass sie nur sehr schlecht verschweißt werden können. Insbesondere Stähle, die harte Phasen, wie sie Bainit und Martensit darstellen, enthalten oder bei denen durch das Schweißen solche harte Phasen vermehrt gebildet werden, sind nur schwierig mittels Pressschweißen, insbesondere mittels Punktschweißen, stoffschlüssig zu verbinden. In der Regel sammeln sich in den Schweißlinsengefügen zu hohe Anteile an Martensit und/oder Bainit, die zu einer Ver- sprödung und damit zu einer eingeschränkten bzw. schlechten Dauerfestigkeit der Schweißstelle führen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass sich die oben genannten höherfesten Stähle nicht nur untereinander schwierig bzw. schlecht verschweißen lassen. Eine Schweißverbindung auch mit an sich gut verschweißbaren Stählen, z. B. konventionellen Weichstählen, ist ebenfalls nur eingeschränkt möglich. Auch hier zeigen sich des öfteren Risse, die einerseits an den Schweißpunktoberflächen aber auch im Inneren der Schweißlinsenge- füge auftreten können.

Ferner weisen die höherfesten und höchstfesten Stähle ein (rück) federndes Verhalten auf, das beim Pressschweißen, insbesondere beim Punktschweißen zu Schwie- rigkeiten führen kann.

Diese Federeigenschaften erfordern einen erhöhten apparativen Aufwand. Durch die Rückfederung der höherfesten und höchstfesten Stähle entsteht zwischen den zu ver- schweißenden Blechen und/oder Profilen in der Regel ein Spalt. Dieser im Presswerk entstandene Spalt muss jedoch beim Pressschweißen, insbesondere beim Punktschweißen, durch eine starke Erhöhung der Punktschweißkräfte ausgeglichen werden. Dies erfordert ein Anpassen der auszuübenden Punktschweißkräfte in Abhängigkeit von den jeweils auszugleichenden Spaltdicken.

Das Zusammenpressen der rückfedernden Bleche oder Profilteile mit Hilfe der beim Pressschweißen bzw. beim Punktschweißen verwendeten Schweißzangen führt dazu, dass nach dem Punktschweißen der noch heiße und an sich noch nicht voll tragfähige Schweißpunkt die durch das Zusammenklemmen auftretenden Spannungen innerhalb der Bleche oder Profilteile auffangen muss. Um diese Aufgabe zu bewältigen müssen die Schweißzangen demnach über eine längere Nachhaltezeit geschlossen bleiben. Dies wiederum führt zu einer starken Verlängerung der Taktzelten in der Fertigung. Eine Verlängerung der Taktzeiten wiederum bewirkt eine Verminderung des Durchsatzes in der Fertigungsstrasse. Eine Verminderung des Durchsatzes wiederum bewirkt eine Verteuerung des zu fertigenden Produktes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues Verfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer Bleche und/oder Profilteile, insbesondere im automobilen Karosseriebau, bereitzustellen, von denen zumindest ei- nes aus einem höherfesten Stahl besteht. Das Verfahren soll die oben genannten Schwierigkeiten überwinden, d. h. eine dauerfeste und fertigungssichere Schweißverbindung bereitstellen, wobei gleichzeitig die Schweißzeit gegenüber dem herkömmlichen Punktschweißen vermindert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer Bleche und/oder Profilteile gelöst, von denen zumindest eines aus einem höherfesten Stahl besteht, mit folgenden Schritten:

a) form- und/oder kraftschlüssiges mechanisches Verbinden der Bleche oder Profilteile an einer oder mehreren Verbindungsstellen und anschließendes b) thermisches Fügen der Verbindungsstellen mittels Pressschweißen Mit diesem Verfahren ist es zum einen möglich, sehr rasch eine hervorragende stabile mechanische Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden Blechen und/oder Profilteilen zu ermöglichen, so dass die im Presswerk aufgrund der Rückfederungseigenschaften des zu verarbeitenden höherfesten Stahls auftretenden Spalten effektiv und effizient geschlossen werden können und im anschließenden Verschweißen der entstandenen Verbindungsstellen durch Pressschweißen das unökonomische und zeitaufwendige Nachjustieren der jeweils aufzuwendenden Punktschweißkräfte, die über die Schweißzangen ausgeübt werden müssen, zu vermeiden.

Mit diesem Verfahren können zum einen unterschiedliche Stahltypen untereinander verschweißt werden, von denen zumindest ein Stahltyp schlecht verschweißbar ist, wie es die höher- und höchstfesten Stähle sind. Zum anderen können selbstverständlich auch gleichartige Stahltypen, die schlecht verschweißbar sind, untereinander verbun- den werden. Das Verfahren eignet sich demnach sowohl zum Verbinden von höherfesten und höchstfesten Stählen untereinander, aber auch zum Verbinden von höherfesten und höchstfesten Stählen mit konventionellen gut verschweißbaren Weichstählen.

Das Verfahren eignet sich darüber hinaus auch zum Verbinden von höherfestem Stahl mit anderen Metallen oder Metalllegierungen. Eine Verbindung ist insbesondere möglich von Aluminium mit höherfestem Stahl.

Insbesondere eignet sich das Verfahren mit den eingangs genannten Press-Hardening-Stählen, den Dualphasen-Stählen, den Ferrit-Bainit-Phasen-Stählen, den Restauste- nit-Stählen, den Komplexphasen-Stählen sowie den Mar- tensit-Phasen-Stählen.

In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin- düng erfolgt das mechanische Verbinden mittels Durchsetzfügen. Das Durchsetzfügen ist auch unter dem Begriff "Clinchen" bekannt. Nachdem die zu verbindenden Bleche und/oder Profilteile mit einem Durchsetzfügepunkt versehen worden sind, wird in die Vertiefung des Durchsetzfügepunkts ein in der Regel plättchenartiges Schweißgut eingesetzt und der mit dem Schweißgut versehene Durchsetzfügepunkt wird anschließend pressverschweißt .

In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt das mechanische Verbinden mit einem Verbindungsstück. Die Verbindungsstücke werden anschließend beim Pressschweißen als Schweißgut benutzt. Eine Ausführungsform für dieses mechanische Verbinden ist das Vernieten. Eine andere Ausführungsform ist das Verschrauben. Die jeweils in die vorgestanzten Löcher eingebrachten Nieten und/oder Schrauben dienen dann beim anschließenden Pressschweißen wiederum als Schweißgut .

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das form- und kraftschlüssige mechanische Verbinden der zu fügenden Bleche und/oder Profile durch Stanznieten. Die in die zu verbindenden Bleche und/oder Profil- teile eingebrachten Stanznieten dienen wiederum beim anschließenden Pressschweißen als Schweißgut. Beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass die verwendeten Verbindungsstücke, das können beispielsweise die oben genannten Nieten, Schrauben oder Stanznieten sein bzw. das beim Durch- setzfügen verwendete Schweißgut, aus einem gut verschweißbaren Stahl besteht. Gut verschweißbare Stähle sind in der Regel Weichstähle, die ein rein ferritisches bzw. ein ferritisch-perlitisches Gefüge aufweisen, beispielsweise Stähle nach der Europäischen Norm EN 10130, insbesondere die Typen DC 04, DC 05 und DC 06.

Darüber hinaus können die Verbindungsstücke oberflächengehärtet sein, beispielsweise über eine Oberflä- chennitrierung, so dass ein besonders gutes Stanzverhalten erzielt wird, da die Stanznieten weniger stark plastisch verformt werden. Für die Oberflächenhärtung der Verbindungsstücke kommen neben der Oberflächennit- rierung auch Glühen und anschließendes Abschrecken in Betracht. Ebenso ist ein kurzzeitiges Induktionshärten oder Flammhärten der Verbindungsstücke an den Rändern denkbar.

Beim Stahltyp DC 06 handelt es sich um einen IF-Stahl, also um einen so genannten "Interstitial-Free"-Stahl. Bei IF-Stählen werden die mechanischen Eigenschaften durch die vollständige Abbindung der im Stahlwerk durch Vakuumbehandlung auf tiefste Gehalte abgesenkten Elemente Kohlenstoff und Stickstoff durch Mikrolegierung mit Niob und/oder Titan in Verbindung mit entsprechenden Walz- und Glühbedingungen erreicht. Die Verbindungsstücke können ferner mit einer dünnen metallischen Beschichtung, z. B. aus Zink, Nickel oder Kupfer, versehen sein, welche die metallurgische Verbindung zu den zu fügenden Blechen und/oder Profiltei- len verbessert. Insbesondere kann mit solchen Beschichtungen ein positiver Einfluss auf die Bildung von Mischverbindungen und/oder Diffusionsverbindungen im Bereich des Schweißlinsengefüges ausgeübt werden.

Das verwendete Pressschweißverfahren ist typischerweise das elektrische Widerstandsschweißen. Beim elektrischen Widerstandsschweißen ist wiederum das Punktschweißen bevorzugt. Es ist jedoch auch möglich, ein anderes elektrisches Widerstandsschweißverfahren zu verwenden, beispielsweise Buckelschweißen oder Rollnahtschweißen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich ganz hervorragend im Bereich der Automobiltechnik und dort insbesondere bei der Herstellung von Karosseriesegmenten, die in Leichtbauweise mit höherfesten und/oder höchstfesten Stählen gefertigt werden sollen.

Es ist jedoch auch möglich das Verfahren bei andersartigen Aufgabenstellungen einzusetzen, beispielsweise im Schiffbau, im Militärbereich, im Bauwesen oder in speziellen Gebieten des Maschinenbaus, wo der Einsatz von höherfesten und/oder höchstfesten Stählen geboten ist.

Beim Einsatz im Karosseriebau können mit dem erfin- dungsgemäßen Verfahren Karosseriesegmente in Leichtbauweise hergestellt werden, die sich dadurch auszeichnen, dass die typischerweise über Punktschweißen erzeugten Schweißverbindungspunkte zwischen den verarbeiteten hö- herfesten und höchstfesten Stählen rissfrei sind und sehr schnell und mit relativ wenig apparativem Aufwand hergestellt werden können. Des Weiteren wird die Qualitätsprüfung der erzeugten Schweißpunkte erheblich vereinfacht, da die Schweißpunkte nahezu rein ferritische oder ferritisch-perliti- sche Schweißlinsengefüge mit geringen Anteilen an Bainit oder Martensit aufweisen, welche mit den bekannten Ultraschallprüfverfahren gut geprüft werden können, da diese Schweißlinsengefüge einen guten Kontrast zu den • Gefügen der verschweißten Bleche oder Profilteile aufweisen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass das Ultraschallprüfverfahren zum Nachweis von Rissen im Bereich der Schweißpunktoberflächen und/oder des Schweißpunktinneren bei Punktschweißverbindungen von höherfesten und/oder höchstfesten Stählen aus dem Stand der Technik nur bedingt einsatzfähig ist. Durch eine Reihe von e- tallografischen Untersuchungen konnte im Mikroschliff des Schweißlinsengefüges und durch verschiedene Farbeindringverfahren verifiziert werden, das dort Risse auftraten, die im Ultraschallprüfverfahren nicht detek- tiert werden konnten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können demnach, in einer gegenüber dem Stand der Technik erhöhten Durchsatzzeit, Karosseriesegmente hergestellt werden, die auch eine gegenüber dem Stand der Technik stark erhöhte Fertigungssicherheit aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht demnach nicht nur eine schnellere Fertigung, sondern auch eine wesentlich vereinfachte und schnellere Qualitätsprüfung der gefertigten Karosseriesegmente .

Darüber hinaus bietet die vorliegende Erfindung als weiteren Vorteil, dass im Vergleich zu den herkömmlich hergestellten Karosseriesegmenten, die höherfeste und/oder höchstfeste Stähle beinhalten, eine Reparatur defekter Schweißverbindungspunkte schnell und unproblematisch vorgenommen werden kann, da die Schweißverbin- düngen ohne Einhaltung eines sehr schwierig einzustellenden Schweißprozessfensters nachgebessert werden können. Dies eröffnet eine leichte und ökonomische Möglichkeit für Reparaturen sowohl in den Fertigungsstrassen, als auch bei der Reparatur bereits ausgelieferter Kraftfahrzeuge in den Reparaturwerkstätten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. la) bis Fig. lf) in schematischer Darstellung den Ablauf eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2a) das Schliffbild mit den charakteristischen Ausprägungen einer Stanznietverbindung, die mit dem Verfahren aus den Figuren la bis e hergestellt worden ist und

Fig. 2b) das Schliffbild mit den charakteristischen Ausprägungen einer Stanznietverbindung, die mit den Verfahrensschritten aus den Figuren la bis f hergestellt wurde.

Nach der Zeichnung werden zunächst ein erstes Blech 1 und ein zweites Blech 2 bereitgestellt, die aneinander- grenzen und ein Packet bilden. Sowohl das gezeigte erste Blech 1 als auch das gezeigte zweite Blech 2 bestehen hier aus einem höherfesten Stahl. Beide Bleche weisen eine Dicke von ca. 1,5 mm auf.

Das erste Blech 1 und das zweite Blech 2 werden dann in ein Stanznietsetzwerkzeug 3 eingeführt. Das Stanznietwerkzeug 3 besteht aus einer Zuführnase 4, in der ein Stempel 5 angeordnet ist. Die Zuführnase 4 führt den Stempel 5, wobei am unteren Ende des Stempels 5 eine Stanzniet 6 angeordnet ist. Die Zuführnase 4 mit dem darin befindlichen Stempel 5 und der geführten Stanzniet 6 befindet sich oberhalb des zu fügenden Pakets aus dem ersten Blech 1 und dem zweiten Blech 2. Unter- halb dieses zu fügenden Pakets befindet sich eine Matrix 7.

Nachdem das erste Blech 1 und das zweite Blech 2 in das Stanznietsetzwerkzeug 3 eingeführt worden sind, was in der Figur la gezeigt ist, wird das Paket durch die oben befindliche Zuführnase 4 und die unten befindliche Matrix 7 geklemmt. Dies ist in der Figur lb gezeigt.

Danach wird der eigentliche Stanznietsetzprozess ge- startet, was in der Figur lc gezeigt ist. Dabei wird der zu setzende Stanzniet 6, der als Halbhohlniet ausgebildet ist, auf das erste Blech 1 gedrückt, so dass dieses erste Blech 1 durchstanzt wird. Der Stanzniet- setzprozess endet damit, dass der Stanzniet 6 sich anschließend in dem unteren zweiten Blech 2 aufspreizt, was in der Figur ld gezeigt ist. Die beiden Bleche 1 und 2 sind danach form- und kraftschlüssig mechanisch 5 miteinander verbunden.

Der hier verwendete Stanzniet besteht aus einem höherfesten IF-Stahl, also einem so genannten höherfesten "Interstitial-Free"-Stahl. Bei IF-Stählen werden die

10 mechanischen Eigenschaften durch die vollständige Abbindung der im Stahlwerk durch Vakuumbehandlung auf tiefste Gehalte abgesenkten Elemente Kohlenstoff und Stickstoff durch Mikrolegierung mit Niob und/oder Titan in Verbindung mit entsprechenden Walz- und Glühbedin-

15 gungen erreicht. Zur Festigkeitssteigerung werden Mangan und/oder Phosphor zulegiert.

Des Weiteren werden hier die Stanznietgeometrie, die Ausbildung der Matrix 7 und die ausgeübte Fügekraft auf 20. die Werkstoffeigenschaften der zu fügenden Bleche 1 und 2 aus Restaustenit-Stahl abgestimmt.

Nach Herstellung der fertigen Stanznietverbindung wird die oberhalb des Pakets befindliche Zuführnase 4 mit- 25 samt dem darin befindlichen Stempel 5 und die auf der Unterseite befindliche Matrix 7 von der Verbindungsstelle entfernt, was aus der Figur le zu ersehen ist.

Anschließend werden die mit dem Stanzniet 6 versehenen 30 Bleche 1 und 2 in eine Punktschweißapparatur 8 eingeführt. Die Punktschweißapparatur weist einen Netzan- schluss (nicht gezeigt) , eine Schweißstromquelle (nicht gezeigt) sowie zwei Kupferelektroden 9 und 10 auf. Die Kupferelektroden 9 und 10, die auch einen Durchmesser aufweisen können, der größer ist als der Durchmesser des Stanzniets 6, werden auf die Oberfläche des in dem Paket befindlichen Stanzniet 6 und auf die Unterseite des Stanzniet 6 enthaltende zweite Blech 2 aufgesetzt. Anschließend wird das aus Stanzniet 6, erstem Blech 1 und zweitem Blech 2 bestehende Paket von den Kupferelektroden 9 und 10 formschlüssig vorgepresst, wobei durch den in der Schweißstromquelle befindlichen Transformator ein hoher Strom erzeugt wird, der das Paket erhitzt.

Aufgrund des relativ kleinen Durchmessers der Kupfer- elektroden 9 und 10 im Bereich der zu erzeugenden

Schweißstelle wird der elektrische Strom durch einen sehr engen Querschnitt geführt. Durch den elektrischen Widerstand des Pakets wird dieser Effekt noch verstärkt. Sobald das Paket im Bereich der Stanzniet 6 in einen teigigen Zustand übergegangen ist, pressen die Kupferelektroden 9 und 10 das Paket zusammen, so dass es sich metallurgisch verbindet. Der elektrische Strom wird danach abgeschaltet und das Paket kühlt im Bereich der Schweißstelle ab. Anschließend wird das verschweiß- te Paket aus der Punktschweißapparatur 8 entnommen.

Die Figur 2a zeigt eine Stanznietverbindung im Schliff, bei der eine Stanzniete 6 mit Senkkopf verwendet worden ist. Aufgrund des Hinterschnitts H und der verbliebenen Restbodenstärke R ist über das in den Figuren la bis e durchgeführte Verfahren eine form- und kraftschlüssige mechanische Verbindung entstanden. Nach Durchführen des Punktschweißen aus der Figur If geht diese form- und kraftschlüssige mechanische Verbindung in eine stoffschlüssige Verbindung über, deren Schliffbild in der Figur 2b gezeigt wird.

Das dort gezeigte Schweißlinsengefüge S ist in seinem Inneren aufgrund des verwendeten Stanzniets 6 aus höherfesten IF-Stahl nahezu bainit- und martensitfrei . Das Schweißlinsengefüge S ist hauptsächlich ein ferri- tisches oder ferritisch-perlitisches Gefüge.

Das Gefüge weist ferner an seinen Rändern, die zum ersten Blech 1 und zum zweiten Blech 2 weisen, Mischverbindungen und Diffusionsverbindungen auf. Das Gefüge an diesen Rändern stellt ein Erstarrungsgefüge dar.

Das gesamte Schweißlinsengefüge S besitzt eine hohe Duktilität und ist insbesondere im Inneren rissfrei. Im Vergleich zu den herkömmlichen Schweißlinsengefügen von punktgeschweißten höherfesten Stählen und/oder höchstfesten Stählen treten in diesen Schweißlinsengefügen S auch an den Oberflächen keine Risse auf.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

1 erstes Blech

2 zweites Blech 3 Stanznietsetzwerkzeug

4 Zuführnase

5 Stempel

6 Stanzniet

7 Matrix 8 Punktschweißapparatur

9 erste Kupferelektrode

10 zweite Kupferelektrode

H Hinterschnitt R_b Restbodenstärke

S Schweißlinsengefüge

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer metallischer Bleche oder Profilteile mit folgenden Schritten: a) form- und/oder kraftschlüssiges mechanisches Verbinden der Bleche oder Profilteile an einer oder mehreren Verbindungsstellen und anschließendes b) thermisches Fügen der Verbindungsstellen mittels Pressschweißen.

2. Verfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer Bleche oder Profilteile, von denen zumindest eines aus einem höherfesten Stahl besteht, mit folgenden Schritten: a) form- und/oder kraftschlüssiges mechanisches Verbinden der Bleche oder Profilteile an einer oder mehreren Verbindungsstellen und an- schließendes b) thermisches Fügen der Verbindungsstellen mittels Pressschweißen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bleche oder Profilteile aus unterschiedlichen Stahltypen bestehen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bleche oder Profilteile aus gleichen Stahltypen bestehen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der höherfeste Stahl ein Press-Hardening-Stahl oder ein Dualphasen-Stahl oder ein Ferrit-Bainit- Phasen-Stahl ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der höherfeste Stahl ein Komplexphasen-Stahl oder ein Restaustenit-Stahl oder ein Martensit-Phasen- Stahl ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das mechanische Verbinden mittels Durchsetzfügen erfolgt und in die Durchsetzfügepunkte ein Schweißgut für das anschließende Pressschweißen eingebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das mechanische Verbinden mit einem Verbindungsstück erfolgt und die Verbindungsstücke beim anschließenden Pressschweißen als Schweißgut dienen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das mechanische Verbinden durch Nieten oder Schrauben erfolgt und die Nieten oder Schrauben beim anschließenden Pressschweißen als Schweißgut dienen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das mechanische Verbinden durch Stanznieten erfolgt und die Stanznieten beim anschließenden Pressschweißen als Schweißgut dienen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Schweißgut aus einem gut verschweißbarem Weichstahl besteht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei als Weichstahl ein IF-Stahl vorgesehen ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Pressschweißen durch elektrisches Widerstandsschweißen erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Pressschweißen durch Punktschweißen erfolgt.

15. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Herstellen eines Karosseriesegments für ein Kraftfahrzeug.

16. Karosseriesegment für ein Kraftfahrzeug mit zumindest zwei Profilteilen oder Blechen, von denen zumindest eines aus einem höherfesten Stahl besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilteile oder Bleche an einer oder mehreren Verbindungsstellen form- und/oder kraftschlüssig mechanisch verbunden sind und die Profilteile oder Bleche über ein Schweißgut pressverschweißt sind.

17. Karosseriesegment für ein Kraftfahrzeug mit zumin- dest ' zwei Profilteilen oder Blechen, von denen zumindest eines aus einem höherfesten Stahl besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilteile oder Bleche an einer oder mehreren Verbindungsstellen form- und/oder kraftschlüssig über ein Verbin- dungselement mechanisch verbunden sind und die Verbindungselemente mit den Profilteilen oder Blechen pressverschweißt sind.

18. Karosseriesegment nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Profilteile oder Bleche aus einem Press-Hardening- Stahl, einem Dualphasen-Stahl, einem Ferrit-Bai- nit-Phasen-Stahl, einem Restaustenit-Stahl, einem Komplexphasen-Stahl oder einem Martensit-Phasen- Stahl besteht.

19. Karosseriesegment nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die verschweißten Verbindungsstellen im Inneren ihrer Schweißlinsengefüge ein im Wesentlichen bainitfreies und martensitfreies Gefüge aufweisen.

20. Karosseriesegment nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilteile oder Bleche über Stanznieten form- und kraftschlüssig miteinander mechanisch verbunden sind und die Profilteile oder Bleche an den Stanznieten miteinander punktverschweißt sind.