DE10244794A1 - Flat gasket e.g. for cylinder head has weld joint created by electrical resistance welding - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung mit einer Dichtungsplatte, welche mindestens zwei aufeinandergeschichtete Metallblechlagen aufweist, die an mindestens einer Schweißstelle durch Schweißen miteinander verbunden sind, wobei an mindestens einer der beiden Hauptoberflächen der Dichtungsplatte die angrenzende Blechlage mindestens teilweise mit einer Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial versehen ist, welches eine geringere elektrische Leitfähigkeit als die unbeschichtete Blechlage aufweist.The invention relates to a flat gasket with a sealing plate that has at least two layers on top of each other Has sheet metal layers at at least one weld by welding together are connected, wherein on at least one of the two main surfaces of the Sealing plate at least partially with the adjacent sheet metal layer is provided with a coating of a coating material, which has a lower electrical conductivity than the uncoated sheet metal layer having.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Flachdichtung.The invention further relates to a Process for producing such a flat gasket.
Bei der Herstellung von Flachdichtungen, deren Dichtungsplatte mehrere aufeinandergeschichtete Metallblechlagen aufweist, werden die letzteren häufig an mehreren Stellen durch Schweißen miteinander verbunden, wobei die Schweißverbindungen zweckmäßigerweise an bezüglich der Abdichtfunktion der Dichtung unkritischen Stellen liegen. Für die Herstellung solcher Schweißverbindungen ist das Laserschweißen ebenso bekannt wie das elektrische Widerstandsschweißen mittels Elektroden, zwischen denen das Blechlagenpaket zum Punktschweißen eingespannt wird. Üblich ist das Verbinden der Blechlagen durch Punktschweißen, denkbar sind aber auch anders, insbesondere linienförmig gestaltete Schweißstellen, wie sie sich z. B. beim sogenannten Rollenschweißen ergeben. Diese Verbindungsverfahren lassen sich gut in eine weitgehend automatisierte Fertigung einfügen, bei der die einzelnen Blechlagen der Dichtungsplatte aus jeweils einem von einem Coil abgezogenen Blechband ausgestanzt werden; bei der Herstellung von Zylinderkopfdichtungen ist es beispielsweise bekannt, in einem sogenannten Folgewerkzeug die einzelnen Blechlagen vor dem endgültigen Heraustrennen aus den Blechbändern z. B. mit Abdichtsicken zu versehen, die Blechlagen sodann aufeinanderzuschichten und durch Punktschweißen miteinander zu verbinden, worauf die endgültigen Brennraum-Durchgangsöffnungen aus dem Lagenpaket ausgestanzt werden und die Dichtungsplatte durch Stanzen aus den Blechbändern herausgelöst wird.In the manufacture of flat seals, their Sealing plate several layers of sheet metal stacked on top of each other the latter are common connected at several points by welding, being the welded joints expediently on regarding the sealing function of the seal is not critical. For the production such welded joints is laser welding as well known as electrical resistance welding Electrodes, between which the sheet layer package is clamped for spot welding becomes. Common the sheet metal layers can be joined by spot welding but are also different, especially linear welds, how they z. B. result in so-called roll welding. This connection method can be easily integrated into a largely automated production at of the individual sheet layers of the sealing plate from one are punched out from a coil of sheet metal strip; in the Manufacture of cylinder head gaskets, for example, it is known the individual sheet layers in a so-called follow-up tool the final Cut out of the metal strips z. B. with sealing beads, then layer the sheet layers on top of each other and by spot welding connect to each other, whereupon the final combustion chamber through openings are punched out of the layer package and through the sealing plate Punching from the metal strips leached becomes.
Zum Verbessern des Abdichtvermögens derartiger Flachdichtungen ist man seit einiger Zeit dazu übergegangen, eine oder beide Blechlagen der Dichtungsplatte, welche die eine Hauptoberfläche oder beide Hauptoberflächen der Dichtungsplatte bildet bzw. bilden, mit einem z. B. elastomeren Kunststoff zu beschichten, und zwar auf der im Blechlagenpaket jeweils nach außen gekehrten Seite der betreffenden Blechlage und dort entweder partiell oder vollflächig; eine solche Beschichtung dient insbesondere der Mikroabdichtung an einer der oder an den beiden Dichtflächen der durch die Flachdichtung gegeneinander abzudichtenden Bauteile.To improve the sealing ability of such Flat seals have been used for some time, one or both Sheet metal layers of the sealing plate, which the one main surface or both main surfaces the sealing plate forms or form with a z. B. elastomeric To coat plastic, namely on the in the sheet layer package each outward reverse side of the sheet metal layer in question and there either partially or all over; a such a coating serves in particular for micro-sealing on one of or on the two sealing surfaces the components to be sealed against each other by the flat gasket.
Da derartige Beschichtungsmaterialien elektrisch isolierend sind oder, wenn sie sogenannte Füllstoffe (z. B. auch Graphit) enthalten, zumindest eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, ist es so gut wie unmöglich, zumindest aber nicht prozeßsicher, die Blechlagen einer solchen Flachdichtung durch Punktschweißen miteinander zu verbinden, wenn das elektrische Widerstandsschweißen an einer Stelle der Dichtungsplatte eingesetzt werden soll, an der mindestens die eine der beiden Hauptoberflächen der Dichtungsplatte beschichtet ist – die Beschichtung verhindert dann den Übergang des erforderlichen Schweißstroms von einer Elektrode in die anliegende Blechlage, zumindest aber wird der Stromübergang derart beeinträchtigt, daß von einem prozeßsicheren Verbindungsverfahren nicht mehr die Rede sein kann. Setzt man statt des elektrischen Widerstandsschweißens das Laserschweißen ein, so wird die Beschichtung an der vorgesehenen Schweißstelle zwar thermisch zerstört, die dabei unvermeidlichen Rückstände des Beschichtungsmaterials können sich jedoch in der Folge störend auswirken, z. B. zu einer nicht mehr zu tolerierenden Verschmutzung eines auf die Schweißstation folgenden Stanzwerkzeugs führen.Because such coating materials are electrically insulating or if they are so-called fillers (e.g. also graphite) contain, at least a small electrical conductivity it’s almost impossible at least not reliable, the sheet metal layers of such a flat gasket by spot welding to one another to connect when electrical resistance welding on a Place of the sealing plate to be used, at least the one of the two main surfaces the sealing plate is coated - the coating prevents then the transition the required welding current from an electrode in the adjacent sheet metal layer, at least becomes the power transition so impaired that of a reliable process Connection procedure can no longer be the issue. Instead of electrical resistance welding, laser welding, so the coating is on the intended weld thermally destroyed, the inevitable residues of Coating material can however annoying subsequently impact, e.g. B. pollution that can no longer be tolerated one to the welding station following punching tool.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei einer Flachdichtung der eingangs erwähnten Art die Verbindung der Blechlagen der Dichtungsplatte so zu gestalten, daß auch beim Einsatz des elektrischen Widerstandsschweißens ein prozeßsicheres Verbinden der Blechlagen durch Schweißen, insbesondere durch Punktschweißen, möglich ist.The invention was based on the object with a flat gasket of the type mentioned the connection of To design sheet layers of the sealing plate so that even when Use of electrical resistance welding a reliable process Connecting the sheet metal layers by welding, in particular by spot welding, is possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Dichtung so zu gestalten, daß, um eine durch elektrisches Widerstandsschweißen erzeugte sichere Schweißverbindung zu erhalten, an der Schweißstelle die beschichtete, erste Blechlage auf ihrer unbeschichteten Seite und/oder die benachbarte, zweite Blechlage auf ihrer der beschichteten Blechlage zugewandten Seite wenigstens einen gegen die jeweils andere Blechlage anliegenden und mit letzterer verschweißten Kontaktvorsprung aufweist, der z. B. rippenförmig sein kann, insbesondere aber noppenförmig ist, um eine Punktschweißverbindung zu erhalten.To solve this problem, the invention proposes to design the seal in such a way that in order to be resistance welding generated secure welded connection to get to the weld the coated, first sheet layer on its uncoated side and / or the adjacent, second sheet metal layer on the one coated Sheet layer facing side at least one against the other Sheet contact and welded to the latter contact tab has the z. B. rib-shaped can be, but in particular is knob-shaped, around a spot weld connection to obtain.
Der Schweißstrom kann dann an irgendeiner der Schweißstelle benachbarten, metallisch blanken Stelle der beschichteten Blechlage in diese eingeleitet bzw. aus dieser ausgeleitet werden, z. B. mittels einer eine Stanzkante oder einen nicht beschichteten Bereich der im Blechlagenpaket nach außen weisenden Seite der ersten Lage (wenn diese Seite nur partiell beschichtet ist) kontaktierenden Elektrode, da dank des Kontaktvorsprungs der durch die beschichtete Blechlage fließende Schweißstrom beim Übergang von der ersten auf die zweite Lage bzw. umgekehrt auf diejenige Stelle konzentriert wird, an der der metallisch blanke Kontaktvorsprung der einen Lage gegen die benachbarte, metallisch blanke Seite der jeweils anderen Lage anliegt. Unter "metallisch blank" sind natürlich auch nicht-beschichtete Oberflächenbereiche einer Blechlage zu verstehen, welche ein- oder beidseitig z. B. verzinkt, mit Aluminium plattiert oder anderweitig oberflächenmodifiziert ist.The welding current can then be introduced into or out of the coated sheet metal layer at any point adjacent to the welding point, bare metal, z. B. by means of a punched edge or a non-coated area of the side of the first layer which faces outward in the sheet-metal layer package (if this side is only partially coated), since the welding current flowing through the coated sheet-metal layer during the transition from the first to thanks to the contact projection the second layer or vice versa is concentrated on the point at which the bare metallic contact projection of the one layer against the adjacent, metallic bare side of the other layer. "Metallically bright" are of course also to be understood as non-coated surface areas of a sheet metal layer, which z. B. galvanized, plated with aluminum or otherwise surface modified.
Natürlich könnte sowohl die erste, als auch die zweite Lage an ihren einander zugekehrte Seiten mit jeweils mindestens einem Kontaktvorsprung versehen sein, und zwar an einander gegenüberliegenden Stellen, so daß die beiden Kontaktvorsprünge gegeneinander anliegen; dies würde es aber erforderlich machen, daß die Kontaktvorsprünge exakt an vorgegebenen Stellen erzeugt und die beiden Blechlagen für den Schweißvorgang relativ zueinander exakt positioniert werden, weshalb es zu bevorzugen ist, nur eine der beiden Lagen für jede Schweißstelle mit mindestens einem Kontaktvorsprung zu versehen, dem ein ebener Bereich der anderen Blechlage gegenüberliegt. Außerdem ist es im Sinne einer möglichst starken Konzentrierung des Schweißstroms empfehlenswert, für jede Schweißstelle an einer der beiden Lagen oder an jeder der beiden Lagen nur einen einzigen Kontaktvorsprung vorzusehen.Of course, both the first one and also the second layer with its sides facing each other be provided with at least one contact protrusion, to each other opposite So that the two contact projections against each other issue; this would but make it necessary for the Contact projections exactly at the specified positions and the two sheet layers for the welding be positioned exactly relative to each other, which is why it is preferable only one of the two layers for every weld with to provide at least one contact projection, which is a flat area opposite the other sheet layer. Moreover it is in the sense of one if possible strong concentration of the welding current recommended for each welding point only one at one of the two layers or at each of the two layers provide only contact projection.
Handelt es sich bei einer erfindungsgemäßen Flachdichtung um eine solche, bei der an beiden Hauptoberflächen der Dichtungsplatte eine Beschichtung vorgesehen ist, führt der Grundgedanke der Erfindung zu folgenden Gestaltungen: Besitzt die Dichtungsplatte nur zwei Blechlagen, genügt für jede Schweißstelle ein einziger Kontaktvorsprung an einer der beiden Lagen, und zwar auf derjenigen Seite der einen Lage, welche der anderen Lage zugewandt ist; hat die Dichtungsplatte jedoch drei oder mehr Lagen, ist das Grundprinzip der Erfindung auf jede der beiden Außenlagen der Dichtungsplatte oder auf eine Außenlage und die mindestens eine Zwischenlage oder nur auf die Zwischenlage bzw. Zwischenlagen anzuwenden – bei einer dreilagigen Dichtungsplatte wird man dann an der Innenseite einer jeden der beiden Außenlagen einen Kontaktvorsprung vorsehen oder die Mittellage auf beiden Seiten mit einander gegenüberliegenden Kontaktvorsprüngen versehen, bei einer Dichtungsplatte mit vier oder mehr Lagen kann man das Grundprinzip der Erfindung z. B. auf jede der beiden Paarungen aus einer Außenlage und der benachbarten Innenlage anwenden. Erwähnt werden soll noch, daß in Fällen, in denen die Dichtungsplatte mehr als zwei Lagen aufweist, die der Konzentration des Schweißstroms dienenden Kontaktvorsprünge alle zumindest ungefähr in einer gedachten Linie bzw. Ebene (im Falle rippenförmiger Kontaktvorsprünge) liegen sollten, welche senkrecht zu der von der Dichtungsplatte definierten Ebene verläuft.Is it a flat gasket according to the invention one such that one on both main surfaces of the sealing plate Coating is provided, leads the basic idea of the invention for the following configurations: possesses the sealing plate only two layers of sheet metal is sufficient for each welding point a single contact protrusion on one of the two layers, namely on the one side of the layer, which side of the other layer is; however, if the gasket sheet has three or more layers, that is Basic principle of the invention on each of the two outer layers the sealing plate or on an outer layer and the at least to apply an intermediate layer or only to the intermediate layer or intermediate layers - with one three-layer sealing plate is then on the inside of a each of the two outer layers provide a contact protrusion or the middle layer on both sides with opposite one another Contact projections provided with a sealing plate with four or more layers one the basic principle of the invention z. B. on each of the two pairings from an outside location and the neighboring inner layer. It should also be mentioned that in cases in which the sealing plate has more than two layers, the concentration of the welding current serving contact tabs all at least roughly lie in an imaginary line or plane (in the case of rib-shaped contact projections) which should be perpendicular to that defined by the sealing plate Level runs.
Grundsätzlich kann der Kontaktvorsprung auf recht unterschiedliche Weisen erzeugt werden; so wäre es z. B. denkbar, zur Bildung eines Kontaktvorsprungs auf die betreffende Blechlage einen rippen- oder noppenförmigen Metallauftrag aufzubringen. Viel einfacher ist es jedoch, den Kontaktvorsprung durch Verformen der Blechlage zu erzeugen, so daß bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der Kontaktvorsprung von einer Einprägung in die mit dem Kontaktvorsprung versehene Blechlage gebildet wird und insbesondere ungefähr noppenförmig gestaltet ist.Basically, the contact lead can quite different ways are generated; it would be z. B. conceivable to form a contact projection on the relevant Sheet metal layer to apply a rib or knob-shaped metal application. However, it is much easier to deform the contact lead to generate the sheet metal layer, so that in preferred embodiments the invention of the contact protrusion from an imprint in the sheet metal layer provided with the contact projection is formed and especially approximately knob-shaped is designed.
Wie sich aus dem Folgenden noch ergeben wird, gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Schweißstrom in die beschichtete Blechlage ein- bzw. aus dieser auszuleiten. Sollen bereits ausgestanzte Blechlagen miteinander verschweißt werden, weist die beschichtete Blechlage einen der Schweißstelle zugeordneten, für eine Kontaktelektrode zugänglichen metallisch blanken Kontaktbereich zum Ein- bzw. Ausleiten des Schweißstroms auf. Bei diesem Kontaktbereich könnte es sich um einen Bereich einer Stanzkante der beschichtete Blechlage handeln, eine einfachere und sicherere Kontaktierung der beschichteten Blechlage ergibt sich jedoch dann, wenn die erste und die zweite Blechlage derart unterschiedliche Außenkonturen aufweisen, daß ein Bereich der unbeschichteten Seite der ersten Lage von der zweiten Lage nicht überdeckt wird und den Kontaktbereich bildet. Zu diesem Zweck könnte man an der Außenkontur der beschichteten Blechlage eine angestanzte Kontaktzunge vorsehen, für die weitere Handhabung der Blechlage bzw. der Dichtung ist es jedoch vorteilhafter, wenn die zweite Lage an ihrem äußeren Rand eine den Kontaktbereich der beschichteten (ersten) Lage freigebende Ausnehmung aufweist.As will be seen from the following, there are different ways the welding current into or out of the coated sheet metal layer. If sheet metal layers that have already been punched out are to be welded to one another, points the coated sheet metal layer is assigned to the welding point, for a contact electrode accessible bare metallic contact area for introducing or discharging the welding current on. With this contact area could it is an area of a punched edge of the coated sheet metal layer act, easier and safer contacting the coated However, the sheet position is when the first and the second Sheet layer have such different outer contours that an area the uncoated side of the first layer is not covered by the second layer and forms the contact area. For this purpose you could on the outer contour provide a stamped contact tongue in the coated sheet metal layer, for the however, it is further handling of the sheet metal layer or the seal more advantageous if the second layer has the contact area on its outer edge of the coated (first) layer-releasing recess.
Grundsätzlich wäre es denkbar, den Schweißstrom für mehrere Schweißstellen an einem einzigen Kontaktbereich ein- bzw. auszuleiten; für die Erzielung einer guten und sicheren Schweißverbindung empfiehlt es sich jedoch, an der ersten (beschichteten) Lage für jede Schweißstelle einen dieser benachbarten Kontaktbereich vorzusehen.Basically, it would be conceivable to use the welding current for several welds to lead in or out at a single contact area; for achieving a good and secure welded connection However, it is recommended to use the first (coated) layer for each welding point to provide one of these adjacent contact areas.
Wie bereits erwähnt, geht man bei der Herstellung von Dichtungen, deren Dichtungsplatte mehrere aufeinandergeschichtete Metallblechlagen aufweist, üblicherweise von Blechbändern aus, welche von einem Coil abgezogen werden, da sich dadurch in einem automatisierten Herstellungsprozeß Kosten einsparen lassen. Wird bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Dichtung mindestens die erste (beschichtete) Lage aus einem Blechband ausgestanzt, kann erfindungsgemäß so vorgegangen werden, daß für die erste Lage ein einseitig mit der Beschichtung versehenes Blechband verarbeitet, die erste Lage erst nach dem Verschweißen vollständig aus dem Blechband herausgetrennt und der Schweißstrom in die unbeschichtete Seite des Blechbands ein- bzw. aus dieser ausgeleitet wird. Dies kann z. B. mit einem gegen die unbeschichtete Seite des Blechbands anliegenden Schleifkontakt erfolgen. Eine solche Vorgehensweise bringt den Vorteil mit sich, daß die Außenkonturen aller die Dichtungsplatte bildenden Blechlagen identisch sein können.As already mentioned, one goes to the manufacturing of seals, the sealing plate of which is stacked several Has sheet metal layers, usually of sheet metal strips which are subtracted from a coil, as this results in save costs in an automated manufacturing process. Will at least that in the manufacture of a seal according to the invention first (coated) layer punched out of a sheet metal strip, can proceeded according to the invention be that for the first Processed a sheet metal strip provided with the coating on one side, the first layer is only completely separated from the metal strip after welding and the welding current into or out of the uncoated side of the metal strip is diverted. This can e.g. B. with one against the uncoated Slip contact on the side of the metal strip. Such an approach has the advantage that the outer contours all sheet metal layers forming the sealing plate can be identical.
In diesem Zusammenhang sei auf folgendes hingewiesen: Verarbeitet man bei der Herstellung von Dichtungen der eingangs erwähnten Art Blechbänder, so wird üblicherweise ein sogenanntes Folgewerkzeug eingesetzt, in dem in aufeinanderfolgenden Schritten z. B. Abdichtsicken in das Blechband eingeprägt, sodann die erforderlichen Stanzschritte durchgeführt werden, ohne jedoch die Blechlagen vollständig aus dem Blechband auszustanzen, so daß noch Verbindungsstege zwischen jeder Blechlage und dem Blechband bestehen bleiben, worauf die Blechlagen aufeinandergelegt und miteinander durch Punktschweißen verbunden werden, und in einem letzten Schritt werden dann die miteinander verbundenen Blechlagen vollständig ausgestanzt sowie gegebenenfalls aus dem Blechlagenpaket Durchgangsöffnungen herausgestanzt. Wird in einem solchen Fall der Schweißstrom in ein solches Blechband eingeleitet bzw. aus diesem ausgeleitet, dienen die vorstehend erwähnten Verbindungsstege als Stromleiter.In this context, the following should be noted: One processes in the manufacture of seals of the beginning mentioned Kind of metal strips, so is usually a so-called follow-up tool is used, in which in successive Steps z. B. stamped sealing beads in the metal strip, then the necessary punching steps are carried out, but without the Sheet metal layers completely to punch out from the metal strip so that connecting webs between Every sheet metal layer and the sheet metal strip remain, after which the sheet metal layers placed on top of one another and connected to one another by spot welding and in a last step they are together connected sheet metal layers completely punched out and, if necessary, through openings from the sheet-metal layer package stamped out. In such a case, the welding current in such a sheet metal band initiated or removed from this serve those mentioned above Connecting bars as current conductors.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten zeichnerischen Darstellung sowie der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung; in der Zeichnung zeigen:Other features, advantages and details of the Invention emerge from the accompanying drawing and the following description of two exemplary embodiments of the invention; show in the drawing:
In den beiliegenden
Die
Wie sich deutlich aus
Bei der in
An die Stelle der beiden in
Wenn beide Hauptoberflächen einer
Dichtungsplatte mit einer Beschichtung versehen sind und nicht die
blanken Stanzkanten der Blechlagen mittels Schweißelektroden
kontaktiert werden sollen, empfehlen sich Ausführungsformen, bei denen an
einer Stelle der Außenkontur
der einen Blechlage und an einer Stelle der Außenkontur der anderen Blechlage
jeweils eine Ausnehmung oder ein Vorsprung vorgesehen ist, damit
sich gegen die nicht-beschichteten Seiten der Blechlagen Elektroden
anlegen lassen. Ein Beispiel für
eine solche Ausführungsform
ist schematisch in
Die
Aus der obigen Beschreibung wird ersichtlich, daß der Ort der Schweißstelle bzw. der Schweißverbindung erfindungsgemäß durch einen Kontaktvorsprung definiert wird, welcher den Ort des Übergangs des Schweißstroms von einer Blechlage in die benachbarte Blechlage festlegt, so daß es nicht darauf ankommt, an welchen Stellen der Schweißstrom in die aufeinandergeschichteten Blechlagen eingeleitet bzw. aus diesen ausgeleitet wird, obwohl die Ein- und Ausleitung des Schweißstroms zweckmäßigerweise in unmittelbarer Nähe der betrachteten Schweißstelle erfolgt.The description above becomes evident that the Location of the welding point or the welded joint according to the invention a contact tab is defined which is the location of the transition of the welding current from a sheet metal layer in the adjacent sheet metal layer so that it does not depends on where the welding current is in the stacked Sheet metal layers initiated or rejected, although the introduction and discharge of the welding current expediently close the welding point under consideration he follows.
Da die Kontaktvorsprünge
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DE2002144794 DE10244794A1 (en) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | Flat gasket e.g. for cylinder head has weld joint created by electrical resistance welding |
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