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EINLEITUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft das Schweißen, einschließlich des Widerstandsschweißens, galvanisierter Stähle mit einer ferritischen, austenitischen oder komplexen Mehrphasen-Mikrostruktur.
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Kraftfahrzeuge nutzen hochfesten Stahl (HSS) wie etwa HSS der 3. Generation als Strukturorgane wie etwa Laststrebenverstärkungen, B-Säulen-Verstärkungen, Dachrahmen-Innenverstärkungen, Windschutzscheibenquerholm- und Dachkappenorgane, Plattenelement-Karosserieseiten-Türschwellerverstärkungen, vordere und hintere Verstärkungsschienen und Verstärkungsbodenquerträger. Die Verwendung von HSS in diesen Anwendungen lässt zu, dass während eines Stoßes wie etwa während Kollisionen eine vorgegebene Verformung auftritt. HSS der 3. Generation ist ein Stahl mit Restaustenit und einer Zugfestigkeit (MPa) · % Dehnung ≥ 25.000. Hochfester Stahl einschließlich HSS der 3. Generation ist normalerweise mit einer Beschichtung wie etwa Zink beschichtet, damit sie als eine galvanische Schutzschicht wirkt, um die Oxidation des Stahls zu minimieren. Es ist erwünscht, Stahlkomponenten einschließlich HSS der 3. Generation unter Verwendung von Schnellschweißtechniken wie etwa Widerstandsschweißen, das die Temperaturen an den Schweißstellen lokal auf näherungsweise 1500 Grad Celsius oder höher erhöht, zu fügen. Wenn zinkbeschichtete HSS-Komponenten geschweißt werden, tritt flüssiges Zink, das bei näherungsweise 400 Grad Celsius schmilzt, mit dem Stahl in Wechselwirkung, was zusammen mit den Belastungen und Spannungen von der Erwärmung und Abkühlung der Werkstücke, die während des Widerstandsschweißens auftreten, eine Flüssigmetall-Versprödungsrissbildung (LME-Rissbildung) verursachen kann. Figuren, die die LME-Rissbildung darstellen, wurden in die Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 16/034,712, eingereicht am 13. Juli 2018, die hier in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist, aufgenommen.
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Die Flüssigmetallversprödung, auch als flüssigmetallinduzierte Versprödung bekannt, ist eine Erscheinung, bei der duktile Metalle einen drastischen Verlust der Duktilität erleiden oder einen Sprödbruch erfahren, wenn sie spezifischen Flüssigmetallen ausgesetzt sind. Die praktische Bedeutung der LME tritt für mehrere Stähle auf, die während des Feuerverzinkens oder während der nachfolgenden Herstellung wie etwa während des Schweißens Duktilitätsverluste und Rissbildung erfahren. Zum Beispiel kann in HSS-galvanisierten Stählen während des Widerstandsschweißens benachbart zu oder in dem Schweißstoß eine Rissbildung auftreten, wenn geschmolzenes Zink der galvanischen Schutzbeschichtung so wirkt, dass es Risse in dem Trägerschichtstahlmaterial induziert.
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Obgleich aktuelle zinkbeschichtete HSS-Komponenten der 3. Generation ihren beabsichtigten Zweck der Verbesserung der Formbarkeit und Energieaufnahme erfüllen, besteht somit eine Notwendigkeit eines neuen und verbesserten Systems und Verfahrens für die Vorbehandlung, um die Flüssigmetall-Versprödungsrissbildung beim Widerstandsschweißen galvanisierter Stähle zu mildern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung schafft ein Verfahren für die Vorbehandlung beim Schweißen beschichteter Stähle einschließlich galvanisierter, nach dem Verzinken wärmebehandelter und ZAM- (Zink-Aluminium-Magnesium-Legierungs-) Stähle, um die Flüssigmetall-Versprödungsrissbildung zu mildern. Das Verfahren enthält das Schichten eines Materials auf Zinkgrundlage und eines anderen Metallmaterials mit einem höheren Schmelzpunkt als Zink wie etwa eines Materials auf Aluminiumgrundlage oder Nickelgrundlage wenigstens auf eine Fläche eines Stahlorgans, um ein erstes Werkstück zu erzeugen. Benachbart zu der geschichteten Fläche wird ein zweites Werkstück angeordnet und daraufhin werden das erste und das zweite Werkstück miteinander verschweißt. Das Zink und das andere Metallmaterial legieren bei Anwendung der Schweißwärme miteinander, um im Wesentlichen zu verhindern, dass Zink in die Korngrenzen der Werkstücke eindringt. Das Legieren des Zinks und der anderen Metallmateriallegierung können ebenfalls erstmals auftreten, wenn das Metalllegierungsmaterial in geschmolzener Form angewendet wird.
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In einer Form wird ein Verfahren zum Bilden einer Anordnung geschaffen, das das Bereitstellen eines ersten Metallwerkstücks mit einer Trägerschicht und mit einer auf der Trägerschicht angeordneten ersten Schicht enthält. Das Verfahren enthält das Anhaften einer zweiten Schicht an der ersten Schicht. Die erste oder die zweite Schicht wird aus einem Material auf Zinkgrundlage gebildet, das wenigstens zum größten Teil aus Zink besteht, und die andere der ersten und der zweiten Schicht wird aus einem Metalllegierungsmaterial mit einem höheren Schmelzpunkt als das Material auf Zinkgrundlage gebildet. Ferner enthält das Verfahren das Anordnen eines zweiten Metallwerkstücks in Kontakt mit der zweiten Schicht und das Ausführen einer Schweißoperation, um das erste Werkstück mit dem zweiten Werkstück zu fügen.
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In einer anderen Form, die mit den anderen hier offenbarten Formen kombiniert oder getrennt von ihnen sein kann, wird ein Verfahren zum Mildern der Flüssigmetall-Versprödungsrissbildung beim Widerstandsschweißen beschichteter Stähle geschaffen. Das Verfahren enthält das Bereitstellen eines ersten Werkstücks mit einer Stahlträgerschicht und einer auf der Trägerschicht angeordneten ersten Schicht. Die erste Schicht wird wenigstens zum größten Teil aus Zink gebildet. Das Verfahren enthält das Sprühen einer zweiten Schicht auf die erste Schicht.
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Die zweite Schicht wird aus einem Metalllegierungsmaterial mit einem höheren Schmelzpunkt als die erste Schicht gebildet. Ferner enthält das Verfahren das Anordnen eines zweiten Metallwerkstücks in Kontakt mit der zweiten Schicht des ersten Werkstücks und das Ausführen einer Widerstandsschweißoperation, um das das erste Werkstück mit dem zweiten Werkstück zu fügen.
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In einer nochmals anderen Form, die mit den anderen hier offenbarten Formen kombiniert oder getrennt von ihnen sein kann, wird eine geschweißte Anordnung geschaffen, die ein erstes und ein zweites Werkstück enthält. Das erste Werkstück enthält ein Stahlorgan, eine erste Schicht, die wenigstens auf eine Fläche des Stahlorgans aufgetragen ist, und eine zweite Schicht, die auf der ersten Schicht angehaftet ist. Die erste oder die zweite Schicht ist aus einem Material auf Zinkgrundlage gebildet, das wenigstens zum größten Teil aus Zink gebildet ist, und die andere der ersten und der zweiten Schicht ist aus einem Metalllegierungsmaterial mit einem höheren Schmelzpunkt als das Material auf Zinkgrundlage gebildet. Das zweite Werkstück ist metallisch und ist durch einen Schweißstoß, der aus einer Legierung der ersten Schicht und der zweiten Schicht gebildet ist, mit dem ersten Werkstück gefügt.
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Optional können zusätzliche Merkmale, einschließlich der Folgenden, darauf aber nicht beschränkt, geschaffen werden: Das Metalllegierungsmaterial ist zum größten Teil aus Aluminium oder zum größten Teil aus Nickel gebildet; die erste Schicht ist aus dem Material auf Zinkgrundlage gebildet und die zweite Schicht ist aus dem Metalllegierungsmaterial gebildet; die zweite Schicht weist eine Dicke in dem Bereich von 0,01 mm bis 0,5 mm auf; wobei der Schritt des Anhaftens der zweiten Schicht an der ersten Schicht das thermische Sprühen der zweiten Schicht auf die erste Schicht enthält; wobei das thermische Sprühen der zweiten Schicht auf die erste Schicht das Erwärmen des Metalllegierungsmaterials auf eine Temperatur über 400 Grad Celsius enthält; das Material auf Zinkgrundlage enthält wenigstens eines der folgenden Legierungselemente: Antimon, Aluminium, Wismut, Kobalt, Gold, Eisen, Blei, Magnesium, Quecksilber, Nickel, Silber, Natrium, Tellur und Zinn; das Metalllegierungsmaterial ist eine Aluminiumlegierung, die zum größten Teil aus Aluminium gebildet ist; die Aluminiumlegierung ist Aluminium 1100 oder Aluminium 4043; und die Trägerschicht und das zweite Werkstück sind aus Stahl gebildet, wobei der Stahl ein weicher Stahl, ein hochfester Stahl oder ein ultrahochfester Stahl ist.
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In einigen Formen kann die erste Schicht außerdem wenigstens eines der Folgenden enthalten: a) Rotguss, der Kupfer, Zinn und Zink enthält; b) Bronze, die Goldbonze oder vergoldete Bronze mit Kupfer und Zinn definiert; c) eine Legierung, die Kupfer, Aluminium und Zink enthält; d) eine Legierung, die Kupfer, Aluminium, Zink und Zinn enthält; e) eine Nickellegierung, die Nickel, Kupfer und Zink enthält; f) ein Lötmittel mit Zink, Blei und Zinn; und g) eine Zinklegierung mit Zink, Aluminium, Magnesium und Kupfer.
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Weitere zusätzliche Merkmale können ebenfalls enthalten: Ändern wenigstens einer Fläche des zweiten Werkstücks vor dem Anordnen des zweiten Metallwerkstücks in Kontakt mit der zweiten Schicht des ersten Werkstücks durch Auftragen einer Schicht auf Zinkgrundlage auf die Fläche und optional Sprühen einer Metalllegierungsschicht auf die Schicht auf Zinkgrundlage, wobei die Metalllegierungsschicht einen höheren Schmelzpunkt als die Schicht auf Zinkgrundlage aufweist. Das Material auf Zinkgrundlage kann auf das Stahlorgan direkt aufgetragen werden und das Legierungsmaterial kann auf die Materialschicht auf Zinkgrundlage nachfolgend aufgetragen werden.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen sie den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken; es zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden einer Anordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 2A eine schematische Querschnittsansicht eines Werkstücks mit einer darauf angeordneten ersten Schicht, die aus einem Material auf Zinkgrundlage gebildet ist, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2B eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung, die auf das Werkstück aus 2A eine thermische Sprühbeschichtung aufträgt, um darauf eine zweite Schicht zu bilden, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2C eine schematische Querschnittsansicht eines Mehr-Werkstück-Stapels, der das Werkstück aus 2B und ein darauf angeordnetes weiteres Werkstück enthält, wobei die erste und die zweite Schicht dazwischen angeordnet sind, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2D eine schematische Querschnittsansicht des Mehr-Werkstück-Stapels aus 2C, bei dem auf jeder Seite des Stapels ein Paar Elektroden angeordnet sind, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2E eine schematische Querschnittsansicht des Mehr-Werkstück-Stapels aus 2C-2D mit dem auf jeder Seite des Stapels angeordneten Paar von Elektroden aus 2D und mit einer in den Werkstücken gebildeten Schweißlinse gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2F eine schematische Querschnittsansicht einer verbundenen Anordnung, die durch Fügen des Stapels aus 2C-2E gebildet ist, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
- 3 einen Anordnungsablaufplan, der eine Version des Verfahrens aus 1 implementiert, die von der durch 2A-2F gezeigten Implementierung abweicht, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung oder ihre Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken.
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Nun wird anhand von 1 und 2A ein Verfahren zum Bilden einer Anordnung geschaffen, das allgemein mit 10 bezeichnet ist. Das Verfahren 10 ist ein Verfahren zum Mildern der Flüssigmetall-Versprödungsrissbildung beim Widerstandsschweißen beschichteter Stähle, einschließlich galvanisierter, nach dem Verzinken wärmebehandelter und ZAM- (Zink-Aluminium-Magnesium-Legierungs-) Stähle. Das Verfahren 10 enthält einen Schritt 12 des Bereitstellens eines ersten Metallwerkstücks 46 mit einer Trägerschicht 48 und mit einer auf der Trägerschicht 48 angeordneten ersten Schicht 50. Die erste Schicht 50 kann auf einer oder auf beiden gegenüberliegenden Flächen 51, 53 der Trägerschicht 48 angeordnet sein.
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Die Trägerschicht 48 ist ein Blech, das aus Stahl, z. B. aus einem ultrahochfesten Stahl wie etwa einem hochfesten Stahl der 3. Generation, einem anderen hochfesten Stahl oder einem weichen Stahl, besteht. Die Beschichtung 50 kann auf die Trägerschicht 48 für den galvanischen Schutz des Stahlträgerschichtmaterials im Voraus aufgetragen werden. Die Beschichtung 50 kann beispielhaft eine Dicke t1 im Bereich von 0,005 mm bis zu 0,08 mm aufweisen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann die Beschichtung 50 eine auf Zinkgrundlage sein und zum größten Teil aus Zink gebildet sein oder aus einem anderen Metallmaterial gebildet sein.
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Es ist festgestellt worden, dass die „freie Zink“-Beschichtung der Zinkschicht 50 durch Zugabe einer anderen Metallschicht auf der Schicht 50, die aus Zink gebildet sein kann, vor dem Schweißen, um ein galvanisiertes Stahlwerkstück 48 zu erzeugen, während des nachfolgenden Schweißprozesses näherungsweise bei 400 Grad Celsius geschmolzen wird und mit der zweiten Metallschicht legiert. Dieser Legierungsprozess zieht die Zinkbeschichtung von den Oberflächen 51, 53 der Stahlträgerschicht 48 ab, bevor das geschmolzene Zink eine Möglichkeit hat, in dem Stahl über den Flüssigmetall-Versprödungsmechanismus (LME-Mechanismus) Risse zu bilden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung legieren das Zink und das andere Metall miteinander, um ein Mischmetall in einer oder mehreren Phasen zu bilden, was den Schmelzpunkt von dem des Zinks erhöht, falls der Schmelzpunkt des anderen Metalls selbst höher als der Schmelzpunkt von Zink ist. Die Erhöhung des Schmelzpunkts zusammen mit dem Legierungsprozess zieht das Zinkmaterial von den Oberflächen 51, 53 des Stahls 48 ab und verhindert die LME des Stahls oder verringert die LME wesentlich. Das vorliegende Verfahren ist wirksam, um die LME in relevanten Kraftfahrzeugstählen, einschließlich bei Verwendung in beschichteten (z. B. galvanisierten oder nach dem Verzinken wärmebehandelten) HSS-Stählen wie etwa HSS der 3. Generation, zu verhindern oder wesentlich zu verringern.
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Somit enthält das Verfahren 10 nun anhand von 2B und weiter anhand von 1 einen Schritt 14 des Anhaftens einer zweiten Schicht 56 an der ersten Schicht 50. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, wird die erste oder die zweite Schicht 50, 56 aus einem Material auf Zinkgrundlage gebildet, das zum größten Teil aus Zink gebildet ist, und wird die andere der ersten und der zweiten Schicht 50, 56 aus einem Metalllegierungsmaterial mit einem höheren Schmelzpunkt als das Material auf Zinkgrundlage gebildet. Gemäß einem bevorzugten Beispiel wird die erste Schicht 50 aus dem Material auf Zinkgrundlage gebildet, um die Stahlträgerschicht 48 galvanisch zu schützen, und wird die zweite Schicht 56 aus dem Metalllegierungsmaterial gebildet.
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Gemäß einer Form werden geschmolzene Tröpfchen des Metalllegierungsmaterials 54 thermisch auf die Beschichtung 50 des Werkstücks 46 gesprüht oder aufgetragen, wodurch eine Ablagerungsschicht oder zweite Schicht 56 erzeugt wird. Das Metalllegierungsmaterial 54 kann durch zusätzliche Herstellung wie etwa durch eine thermische Sprühvorrichtung 58 aufgetragen werden oder das Metalllegierungsmaterial 54 kann unter Verwendung eines mechanischen Verfahrens aufgetragen werden. Das Metalllegierungsmaterial 54 kann irgendein Metalllegierungsmaterial mit einem höheren Schmelzpunkt als die Schicht 50 auf Zinkgrundlage sein. Gemäß einem bevorzugten Beispiel wird das Metalllegierungsmaterial 54 aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, die zum größten Teil Aluminium enthält, oder aus Nickel oder aus einer Nickellegierung, die zum größten Teil Nickel enthält, gebildet. Zum Beispiel könnte das Metalllegierungsmaterial Aluminium der Serien 1xxx, 4xxx oder 5xxx sein. Gemäß einigen Formen wird das Metalllegierungsmaterial aus Aluminium 1100 gebildet und in anderen Formen wird das Metalllegierungsmaterial aus Aluminium 4043 gebildet. Wie bei der ersten Schicht 50 kann die zweite Schicht 56 über einer oder beiden Flächen 51, 53 der Stahlblechträgerschicht 48 gebildet werden.
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Die zweite Schicht 56 kann beispielhaft eine Dicke t2 im Bereich von 0,01 mm bis 0,5 mm aufweisen. Gemäß einigen Beispielen wird der thermische Sprühauftrag des Metalllegierungsmaterials 54 bei einer erhöhten Temperatur, z. B. über 400 Grad Celsius, durchgeführt, um die Haftung des Legierungsmetallmaterials an dem Zink zu verbessern und um den Bindungsprozess des Zinks mit dem Legierungsmaterial 54 vor der Schweißoperation zu beginnen. Gemäß einigen Formen kann das Legierungsmaterial 54 aufgrund dessen mit der Zinkschicht 50 legieren, dass die zweite Schicht 56 während des thermischen Sprühprozesses mit der erhöhten Temperatur aufgetragen wird.
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Nun anhand von 2C und weiter anhand von 1 enthält das Verfahren 10 einen Schritt 16 des Anordnens eines zweiten Metallwerkstücks 66 in Kontakt mit der zweiten Schicht 56 des ersten Werkstücks 46. In diesem Beispiel weist das zweite Werkstück 66 ebenfalls eine darunterliegende Stahlblechträgerschicht 68 und eine auf einer oder beiden Flächen 59, 61 der Stahlblechträgerschicht 68 angeordnete Zinkbeschichtung 64 auf. Das Metallblech 68 kann z. B. aus einem Stahl wie etwa, aber nicht beschränkt auf, HSS der 3. Generation oder aus einem Stahl niedrigerer Festigkeit, der für den LME-Mechanismus anfällig oder nicht anfällig sein kann, gebildet sein.
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In dem dargestellten Beispiel wird das erste Werkstück 46 mit seiner zweiten Schicht 56, die mit einer Zinkbeschichtungsschicht 64 des zweiten Werkstücks 66 in direktem Kontakt gebracht wird, positioniert. Um das Legieren des Materials auf Zinkgrundlage und des anderen Legierungsmaterials (z. B. des Materials auf Nickelgrundlage oder auf Aluminiumgrundlage) zu fördern, wird die zweite Schicht 56 des ersten Werkstücks 46 in Kontakt mit der äußersten Schicht des zweiten Werkstücks 66 angeordnet. In dem dargestellten Beispiel ist die äußerste Schicht des zweiten Werkstücks 66 die Schicht 64 auf Zinkgrundlage, wobei das zweite Werkstück 66 aber ebenfalls seine eigene über seiner ersten Schicht 64 gebildete zweite Schicht enthalten könnte, wobei eine der Schichten aus einem Material auf Zinkgrundlage gebildet wäre und die andere der Schichten aus einem Legierungsmaterial mit einem höheren Schmelzpunkt als das Material auf Zinkgrundlage gebildet wäre.
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Nun anhand von 2D und weiter anhand von 1 enthält das Verfahren 10 einen Schritt 18 des Ausführens einer Schweißoperation zum Fügen des ersten Werkstücks 46 mit dem zweiten Werkstück 66. In dem dargestellten Beispiel wird eine erste Elektrode 72 mit einer Außenoberfläche 74 des ersten Werkstücks 46 in Kontakt gebracht und wird eine zweite Elektrode 76 mit einer entgegengesetzt gerichteten Außenoberfläche 78 des zweiten Werkstücks 66 in Kontakt gebracht. Daraufhin wird durch die erste Elektrode 72 eine erste Kraft 80 ausgeübt und wird durch die zweite Elektrode 76 eine entgegengesetzt gerichtete zweite Kraft 82 ausgeübt, um das erste Werkstück 46 in Angrenzung mit dem zweiten Werkstück 66 zu drängen.
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Nun anhand von 2E wird durch die erste Elektrode 72 und über die zweite Elektrode 76 ein Widerstandsschweißstrom durch das erste Werkstück 46 und durch das zweite Werkstück 66 angelegt, um einen Schweißstoß 86 zu erzeugen. Während der Bildung des Schweißstoßes 86 schmilzt das Zink in einer oder beiden der Beschichtungsschichten 50, 64 und legiert es mit dem Metalllegierungsmaterial 54 der zweiten Schicht 56, um eine Legierung des Zinks und des Metalllegierungsmaterials 54 zu bilden.
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Anhand von 2F wird im Anschluss an den Schweißschritt 18 und nach dem Abkühlen des Schweißstoßes 86 eine widerstandsgeschweißte Anordnung 88 fertiggestellt.
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Gemäß einigen Beispielen kann das Material auf Zinkgrundlage zum größten Teil Zink und eines oder mehrere der folgenden Elemente enthalten: Antimon, Aluminium, Wismut, Kobalt, Gold, Eisen, Blei, Magnesium, Quecksilber, Nickel, Silber, Natrium, Tellur und Zinn. Das Material auf Zinkgrundlage, das für die erste Schicht 50 verwendet werden kann, kann außerdem enthalten: Bronze-Rotguss (Kupfer, Zinn, Zink); Bronze-Goldbronze (vergoldete Bronze) (Kupfer, Zink); eine Devar-da'sche Legierung - (Kupfer, Aluminium, Zink); nordisches Gold - (Kupfer, Aluminium, Zink, Zinn), Nickellegierung-Neusilber (Nickel, Kupfer, Zink); Lötmittel - (Zink, Blei, Zinn); und Zinklegierung-Zamak (Zink, Aluminium, Magnesium, Kupfer). Siliciumbronze, wie sie hier bezeichnet ist, kann eine Zusammensetzung von näherungsweise 96 % Kupfer, 3 % Silicium und 1 % Mangan aufweisen.
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Nun anhand von 3 und weiter anhand von 2A-2F enthält eine andere Version der Anordnung die zum Erzeugen eines Werkstücks 90 aufgetragenen Materialschichten, wobei sich das Werkstück 90 von dem Werkstück 46 durch Umkehrung der Schichten unterscheidet. Zum Beispiel werden die geschmolzenen Tröpfchen des Metalllegierungsmaterials 54 beginnend mit dem Blech 48', das aus Stahl hergestellt ist, direkt auf das Blech 48' gesprüht oder aufgetragen, so dass die erste Ablagerungsschicht 56' mit dem Blech 48' direkt in Kontakt gelangt. Nachfolgend wird in einem Beschichtungsschritt 92 die Beschichtungsschicht 50' aus einem Material auf Zinkgrundlage auf das Metalllegierungsmaterial der ersten Ablagerungsschicht 56' aufgetragen. Eine Montageoperation erzeugt eine Schweißunteranordnung 94, die der Schweißunteranordnung 62 ähnlich ist. Die Schweißunteranordnung 94 wird mit dem Blech 48', das mit der Beschichtungsschicht 50' (oder alternativ mit einer nach außen weisenden Beschichtungsschicht 96) positioniert ist, die mit einer Zinkbeschichtungsschicht 98 des zweiten Werkstücks 100 in direkten Kontakt gebracht wird, erzeugt. Das zweite Werkstück 100 enthält ein Metallblech 102, das z. B. ein Stahl wie etwa, aber nicht beschränkt auf, HSS der 3. Generation, ein Stahl niedrigerer Festigkeit oder ein Kohlenstoffstahl sein kann. Daraufhin wird eine Schweißoperation ähnlich der oben anhand von 2D-2E Beschriebenen ausgeführt, um eine widerstandsgeschweißte Anordnung (nicht gezeigt) zu erzeugen.
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Das Verfahren 10 zum Mildern der Flüssigmetall-Versprödungsrissbildung beim Widerstandsschweißen beschichteter Stähle, einschließlich galvanisierter, nach dem Verzinken wärmebehandelter und ZAM- (Zink-, Aluminium-, Magnesium-Legierungs-) Stähle, der vorliegenden Offenbarung bietet mehrere Vorteile. Diese enthalten die nützliche Wirkung des Legierens der Zinkbeschichtung mit einem anderen Material, z. B. Nickel, Aluminium oder dergleichen, so dass das Zinkelement nicht in die Korngrenzen des Stahls eindringt, um während des Widerstandsschweißens galvanisierter Stähle LME-Risse zu bilden. Vorteilhaft kann der Legierungsprozess ebenfalls zwischen dem Zink in der galvanisierten Beschichtung und dem Legierungsmaterial (z. B. der Nickel- oder Aluminiumschicht) während des Prozesses des thermischen Sprühens vor dem Widerstandsschweißen beginnen. Außerdem tritt der Legierungsprozess zwischen dem Zink in der galvanisierten Beschichtung mit der Metalllegierungsmaterialschicht während des Widerstandsschweißprozesses auf.
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Obgleich die vorliegende Offenbarung in Bezug auf Widerstandsschweißen beschrieben ist, kann das Verfahren der vorliegenden Offenbarung ebenfalls auf alle Schmelzschweißprozesse einschließlich Lichtbogenschweißprozessen, Laserschweißprozessen und dergleichen angewendet werden. Außerdem ist das Verfahren der vorliegenden Offenbarung ebenfalls auf das Schmelzschweißen mehrerer Werkstücke anwendbar.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und Varianten, die nicht von dem Hauptpunkt der vorliegenden Offenbarung abweichen, sollen im Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung liegen. Solche Varianten werden nicht als Abweichung von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung angesehen.
