DE69203419T2

DE69203419T2 - Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserieplatte.

Info

Publication number: DE69203419T2
Application number: DE69203419T
Authority: DE
Inventors: Kimikazu Ikemoto; Takao Iwai; Fumiaki C O Toyota Jid Natsumi; Eiji Nishi; Toshiro Shiraki; Toshiyuki Takasago
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2012-09-23
Also published as: EP0534704A1; JPH0584585A; EP0534704B1; US5283415A; DE69203419D1; JP2808943B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserieplatte, bei dem Stahlbleche mit Laser zusammengeschweißt werden.
Bislang wird eine Vielzahl von Stahlblechmaterialien zu einer Ein-Stück-Anordnung lasergeschweißt und als Preßmaterial für Fahrzeugkarosserieplatten verwendet. Dies liegt darin begründet, daß das Ein-Stück-Prägen Kosten mindert, verglichen mit dem Fall, bei dem einzelne Bleche geprägt und anschließend zusammengeschweißt werden. Zudem kann das Laserschweißen über die gesamte Länge der Anlagelinie der aneinanderliegenden Stahlbleche die Festigkeit erhöhen, verglichen mit dem Fall, bei dem Bleche mittels Punktschweißen zusammengefügt werden.
Jedoch haben diese Laserschweißanordnungen von Stahlbleche gewöhnlicherweise Senkungen, welche sich aus dem Schneiden der Blechmaterialien ergeben, und Einbuchtungen, welche an den Enden der Schweißlinie gebildet werden. Somit hinken diese Schweißanordnungen den einstückigen Blechen hinsichtlich der Qualität hinterher, wobei die Anwendungsmöglichkeiten in einem Fahrzeug, bei welchem Schweißanordnungen verwendet werden, auf innere, nicht von außen sichtbare Fahrzeugplatten begrenzt sind.
In der EP-A-0 117 751 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben.
In der EP-A-2 210 309 ist ein Stumpfschweißverfahren beschrieben, bei welchem ein Laserstrahl verwendet wird und die geprägten Metallbleche aneinanderliegen, wobei deren Senkungen und Grate jeweils auf den gleichen Seiten der aneinanderliegenden Bleche angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserieplatte zu schaffen, welche eine hohe Erscheinungsqualität aufweist, wobei die gemäß dem Verfahren hergestellte Platte als Außenplatte eines Fahrzeugs verwendbar ist.
Die Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1.
Die resultierende Fahrzeugkarosserieplatte hat keine Konkavabschnitte, welche gewöhnlicherweise aus Senkungen in der Außenfläche resultieren. Die Oberfläche der Schweißraupe kann, falls nötig, auf eine ebene Oberfläche hin geschliffen werden. Da die Außenfläche der Anordnung dennoch keine Einbuchtungsabschnitte aufweist, muß die Anordnung nicht übermäßig geschliffen werden, wodurch die Festigkeit der Anordnung durch das Schleifen nicht beeinträchtigt wird. Da die resultierende Anordnung keine Konkavabschnitte in der Außenfläche aufweist, ist sie als Fahrzeugaußenplatte verwendbar.
Die vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlicher und leichter verständlich.
Es zeigen:
Figur 1 eine Vorderansicht eines Endabschnittes eines geschnittenen Stahlblechmaterials, welches bei einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren einer Fahrzeugkarosserieplatte verwendet wird;
Figur 2 eine Teilperspektivansicht einer Anordnung von aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien, welche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während eines Schrittes zum Laserschweißen mit einem Füllstoff versorgt werden;
Figur 3 eine Vorderansicht der Anordnung von aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien und des Füllstoffes aus Figur 2 von einer Pfeilrichtung A aus Figur 2;
Figur 4 eine Vorderansicht einer Schweißraupe und ihre nähere Umgebung einer Anordnung der geschweißten Stahlblechmaterialien, welche gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurde;
Figur 5 eine Vorderansicht einer Preßvorrichtung und der Schweißanordnung der Stahlblechmaterialien während des Präge- Schrittes gemäß dem Verfahren der Erfindung;
Figur 6 eine Vorderansicht von Stahlblechmaterialien in einem hypothetischen Fall, bei dem die Blechmaterialien aneinanderliegen, wobei die Grate zueinander in Gegenrichtungen zeigen;
Figur 7 eine Vorderansicht von Stahlblechmaterialien eines weiteren hypothetischen Falles, bei dem die Blechmaterialien aneinanderliegen, wobei die Grate in gleicher Richtung nach oben zeigen;
Figur 8 eine Vorderansicht der Stahlblechmaterialien aus Figur 6, nachdem die Blechmaterialien lasergeschweißt worden sind;
Figur 9 eine Vorderansicht der Stahlblechmaterialien aus Figur 7, nachdem die Blechmaterialien lasergeschweißt worden sind;
Figur 10 eine Vorderansicht der aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien aus Figur 6 und eines Füllstoffs, der den Stahlblechmaterialien zugeführt wird;
Figur 11 eine Vorderansicht der aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien aus Figur 7 und eines Füllstoffs, der den Stahlblechmaterialien zugeführt wird;
Figur 12 eine Vorderansicht einer Schweißraupe und ihre nähere Umgebung der Anordnungen von Stahlblechmaterialien aus Figur 10 und 11, nachdem die Stahlblechmaterialien lasergeschweißt worden sind;
Figur 13 ia eine Perspektivansicht eines Versuchsstückes zum Biegen einer Schweißanordnung der Stahlblechmaterialien, welche gebogen worden sind;
Figur 14 eine graphische Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Rißbildungsrate und der Schweißraupenhöhe;
Figur 15 eine graphische Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Bildungsrate von Schweißraupen mit übermäßiger Höhe und die Zufuhrmenge von Füllstoffmetall;
Figur 16 eine graphische Veranschaulichung der Beziehung zwischen einer Dehn-Senk-Rate und der Größe einer an den Enden einer Schweißlinie erzeugten Einbuchtung;
Figur 17 eine graphische Veranschaulichung der Beziehung zwischen einer Dehn-Senk-Rate und der Größe eines an den Enden einer Schweißlinie gebildeten Metallklumpens;
Figur 18 eine Perspektivansicht eines Versuchsstückes, welches bei der Bestimmung einer Dehn-Senk-Rate verwendet wurde;
Figur 19 eine Perspektivansicht einer Anordnung der aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien, welche eine Positionsbeziehung zwischen den Laserstrahlbestrahlungsstart- und Stoppunkten und den Enden der Anordnung der aneinanderliegenden Stahlbleche zeigen;
Figur 20 eine graphische Veranschaulichung der Beziehung zwischen einer Einbuchtungsbildungsrate und einem Spalt zwischen Stahlblech-Anlageflächen;
Figur 21 eine graphische Veranschaulichung der Beziehung zwischen einer Einbuchtungsbildungsrate und den Abständen zwischen den Laserstrahlbestrahlungsstart- und Stoppunkten und den Enden der Anordnung der aneinanderliegenden Stahlbleche; und
Figur 22 eine graphische Veranschaulichung der Beziehung zwischen den Einbuchtungs- und Klumpenbildungsraten und den Zeitunterschieden zwischen den Laserstrahlbestrahlungsstart und -stop und dem Füllstoffdrahtzufuhrstart und -stop.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen Herstellungsverfahren eines Preßmaterials aus einer Ein-Stück-Schweißanordnung aus einer Vielzahl von geschnittenen Stahlblechmaterialien, wobei Figur 5 ein Verfahren zum Prägen des Preßmaterials zu einer Fahrzeugkarosserieplatte zeigt.
Stahlbleche werden mittels einer Preßvorrichtung zu Stahlblechmaterialien 12 und 14 mit vorbestimmten speziellen Dimensionen geschnitten. Die Bleche 12 und 14 haben vorzugsweise die gleiche Dicke, obwohl dies nicht wesentlich ist. Aufgrund des Schneidens haben die Stahlblechmaterialien 12 und 14 jeweils Grate 20 und 22, und zwar jeweils an einer Kante der Endflächen 16 und 18 und jeweils an den jeweiligen gegenüberliegenden Kanten der Endflächen 16 und 18 Senkungen 24 und 26. Stahlblechmaterialien mit Dicken von 0,8 - 1,2 mm werden für Fahrzeugkarosserieaußenplatten verwendet, wobei die Größen von während des Schneidens gebildeten Graten und Senkungen, die in den Stahlbechen dieser Dickengrößenordnungen bei einer Höhe (in Richtung der Dicke) von etwa 0,1 mm liegen, wobei diese sichtbar sind.
Gemäß den Figuren 2 und 3 ist eine Vielzahl von Stahlblechmaterialien 12 und 14 miteinander in Anlage und in ein Ein-Stück-Preßmaterial lasergeschweißt. Die Stahlblechmaterialien 12 und 14 sind an den Anlageflächen 16 und 18, d.h. den Endflächen, in Anlage, wobei die Grate 20 und 22 der Stahlblechmaterialien 12 und 14 in die gleiche Richtung zeigen. In Figur 3 zeigen die Grate 20 und 22 nach unten. Daraus resultiert, daß die Senkungen 24 und 26 der Stahlblechmaterialien 12 und 14 ebenfalls in die gleiche Richtung zeigen.
Ein Füllstoff 28 in Drahtform wird dem mittels der Anlageflächen 16 und 18 definierten Anlageabschnitt oder der Anlagelinie der aneinanderliegenden Anordnungen von Stahlblechmaterialien 12 und 14 zugeführt, und zwar von der Seite der Senkungen 24 und 26 der aneinanderliegenden Anordnungen von Stahlblechmaterialien 12 und 14 aus. Wenn ein kleiner Spalt zwischen den Anlageflächen 16 und 18 vorhanden ist, wird gewöhnlicherweise Füllmetall zu dem Anlageabschnitt zugeführt, um den Spalt auszugleichen. Der bei der Erfindung verwendete Füllstoff 28 wird in Form eines Drahtes zugeführt, welcher beispielsweise einen Durchmesser von 0,8 mm hat. Er besteht aus im wesentlichen reinem Eisen, welches bis zu 0,005 % Kohlenstoff enthält. Die Achse des zugeführten Füllstoffs 28 ist in einer zur Oberfläche der Anordnung der aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien 12 und 14 senkrechten Ebene positioniert, so daß seine Mitte zwischen den Anlageflächen 16 und 18 liegt. Da der Füllstoff 28 an der die Senkungen aufweisenden Seite der Anordnung zugeführt wird, läßt sich der Füllstoff 28 genau über der Mitte zwischen den Anlageflächen 16 und 18 positionieren und mit Hilfe des Konkavstreifens führen, welcher mittels der Senkungen 24 und 28 definiert ist, die in der Oberfläche der Anordnung von aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien 12 und 14 gebildet sind, ohne mit den Graten aneinanderzustoßen.
Gemäß Figur 3 wird ausgehend von der Seite der Senkungen 24 und 26 der Anordnung von aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien 12 und 14 ein Laserstrahl 30 bestrahlt. Der Laserstrahl 30 wird mittels einer Kollektivlinse 32 fokussiert und der fokussierte Strahl auf dem Anlageabschnitt der Stahlblechmaterialien 12 und 14 bestrahlt. Der Laserstrahl 30, die Kollektivlinse 32 und der Füllstoff 28 werden entlang dem Anlageabschnitt derart bewegt, daß die Stahlblechmaterialien 12 und 14 mittels Laser zusammengeschweißt werden, und zwar über die gesamte Länge des Anlageabschnittes. Da der Laserstrahl 30 von der gleichen Seite wie die Füllstoffzufuhr bestrahlt wird, wird der Füllstoff 28 zudem mittels dem Laserstrahl 30 bestrahlt und vollständig geschmolzen.
Figur 4 zeigt einen Schweißabschnitt 34 eines Preßmaterials 10, welcher mittels dem vorstehend beschriebenen Laserschweißen erhalten wurde. Wie aus Figur 4 ersichtlich, ist der Schweißabschnitt 34 über der Ebene der Laserstrahlbestrahlungsoberfläche 36 des Preßmaterials 10 angehoben. Der Schweißabschnitt 34 hat eine Schweißraupe 38, welche einen ersten Abschnitt, der aus geschmolzenem und erstarrtem Stahlblechmaterial besteht, und einen zweiten Abschnitt enthält, der aus geschmolzenem und erstarrtem Füllmetall besteht, welches den ersten Abschnitt bedeckt. An beiden Seiten der Schweißraupe 38 befinden sich in der Oberfläche des Preßmaterials 10 Krümmungen 40 und 42, welche durch die übriggebliebenen Senkungen 24 und 26 definiert sind. In einer der laserstrahlseitigen Oberfläche 36 gegenüberliegenden Oberfläche 44 befindet sich eine vorgewölbte Schweißraupe 46, welche geschmolzenes und erstarrtes Grat-Metall enthält.
Die Krümmungen 40 und 42 bleiben übrig, selbst wenn die Oberfläche des Preßmaterials 10 nach dem Schweißen geschliffen wird. Eine Oberfläche mit einer derartigen Krümmung ist gewöhnlicherweise nicht für das Äußere einer Fahrzeugkarosserieplatte geeignet. Im Gegensatz dazu ist die gegenüberliegende Fläche 44, welche die vorgewölbte Schweißraupe aufweist, als Außenfläche einer Fahrzeugkarosserieplatte verwendbar, da der Grat der Vorwölbung der Schweißraupe gering ist. Falls nötig kann die vorgewölbte Schweißraupe 46 derart geschliffen werden, daß die Oberfläche mit Sicherheit eben ist.
Gemäß der Erfindung sind folgende Schweißzustände während des Laserschweißens der Stahlbleche 12 und 14 erfüllt.
Die Höhe H der vorgewölbten Schweißraupe 46 von der Oberfläche 44 der Stahlbleche 12 und 14 ist gleich oder geringer als 0,2 mm, und zwar in dem Fall, in dem die Dicke der Stahlbleche 12 und 14 im Bereich 0,8 mm bis 1,2 mm liegt. Die Höhe H des Stahlbleches wird von der Größe des Spalts zwischen den Anlageflächen und der zugeführten Füllmetallmenge beeinflußt. In Anbetracht dessen ist der Spalt zwischen den Anlageflächen gewöhnlicherweise im Bereich von 0 mm bis 0,2 mm. Wenn sich der Spalt in diesem Bereich befindet, ist die zugeführte Füllstoffmetallmenge in dem Bereich von 0 - 0,2 mm³/mm. Diese Zustände sind erforderlich, um eine gute Dehnfähigkeit (Biegecharakteristik) der Schweißraupe zu erhalten. Eine gute Dehnfähigkeit ist erforderlich, um zu verhindern, daß das Preßmaterial reißt, wenn es während des Prägevorganges geformt wird.
Wenn gemäß Figur 19 die Stahlbleche 12 und 14 aneinanderliegen, sollte ein Spalt W zwischen den Anlageflächen 16 und 18 gleich oder geringer als 0,1 mm sein, um eine Einbuchtung 110 zu verhindern (Schrumpfen der Schweißraupe in Längsrichtung der Schweißung, siehe Figur 23), welche an den Enden der Schweißlinie gebildet werden kann. Um des weiteren die Bildung einer derartigen Einbuchtung 110 oder eines Klumpens aus geschmolzenem oder erstarrtem Metall 114 (siehe Figur 24) an den Enden der Schweißlinie zu verhindern, sollten die Start- und Stop- Stellungen der Laserstrahlbestrahlung von den jeweiligen Enden der Anordnung der aneinanderliegenden Stahlbleche entfernt sein, und zwar über die jeweiligen Abständen P und P' (siehe Figur 19), welche gleich oder größer als 2 mm sein sollten. Um auf ähnliche Weise die Bildung einer derartigen Einbuchtung oder eines derartigen Metallklumpens zu verhindern, sollte die Abweichung zwischen dem Startpunkt der Bestrahlung durch den Laserstrahl und dem Beginn der Füllmetallzufuhr in dem Bereich von -0,1 Sek. bis 0,1 Sek. sein. Symmetrisch dazu sollte die Divergenz zwischen dem Stoppunkt der Bestrahlung durch den Laserstrahl und die Füllmetallzufuhr in dem Bereich von -0,1 Sek. bis 0,1 Sek. sein.
Gemäß Figur 5 wird das somit strukturierte Preßmetall 10 mittels einer Preßmaschine 48 geprägt und in eine Fahrzeugkarosserieplatte ausgebildet, welche die jeweilige Struktur aufweist. Die Preßrichtung des Preßmaterials 10 wird derart bestimmt, daß eine der laserstrahlbestrahlten Oberfläche 36 gegenüberliegenden Oberfläche 44 des Preßmaterials 10 einer Außenfläche (die von außen sichtbare Fläche) der Platte entspricht, wenn diese an ein Fahrzeug montiert ist. Diese Oberfläche 44 hat keine Konkavabschnitte und ein gutes Erscheinungsbild. Im Falle, daß die vorgewölbte Raupe 46 geschliffen wird, kann die Oberfläche 44 nicht von einer Oberfläche eines einstückigen Stahlblechs ohne Schweißverbindung unterschieden werden. Daraus resultiert, daß das Preßmaterial der Erfindung selbst für eine Fahrzeugkarosserieaußenplatte verwendbar ist.
Die Gründe, warum die vorstehend beschriebenen Laserschweißzustände genommen werden sollen, werden nachstehend erklärt.
Nachstehend wird begründet, warum die Grate 20 und 22 in die gleiche Richtung und nach unten zeigen sollten. Zeigen die Grate 20 A und 22 A der Stahlblechmaterialien 12 A und 14 A gemäß Figur 6 in Gegenrichtungen und werden diese gemäß Figur 8 lasergeschweißt, so werden Krümmungen 50 A und 52 A und Abstufungen neben der Schweißrate 34 A sowohl bei den oberen als auch unteren Flächen 36 A und 44 A der Bleche erzeugt. Wenn des weiteren gemäß Figur 7 Grate 20 B und 22 B der Stahlblechmaterialien 12 B und 14 B nach oben zeigen und ein Laserstrahl von der Grat-Seite aus bestrahlt wird, so werden gemäß Figur 9 Krümmungen 54 B, 56 B, 58 B, 60 B in den oberen und unteren Flächen 36 B und 44 B an gegenüberliegenden Seiten des Schweißabschnittes 34 B erzeugt und das Erscheinungsbild der Fahrzeugkarosserieaußenplatten herabgesetzt. Werden derartige Krümmungen mittels übermäßigem Schleifen entfernt, wird die Plattenfestigkeit herabgesenkt.
Nachstehend wird begründet, warum der Füllstoff 28 von der Senkungsseite der Anordnung der aneinanderliegenden Stahlbleche zugeführt werden soll. Wenn Füllstoffe 28 A und 28 B bei den Figuren 10 und 11 zu der Grat-Seite zugeführt werden, stoßen die Füllstoffe 28 A und 28 B mit den Graten 20 A und 20 B und 22 B zusammen und können diese nicht genau über den Anlageflächen 16 A, 18 A, 16 B und 18 B positioniert werden. Daraus resultiert, daß die Schweißrate von der Anlagefläche aus in Richtung auf eine Seite abweicht und zusätzlich ein teilweise nicht geschmolzener Abschnitt der Füllstoffe 28 A und 28 B übrigbleibt, der eine Schweißfehlstelle ergibt. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Füllstoff 28 jedoch mittels der durch die Senkungen 24 und 26 definierten Krümmung geführt und genau über der Anlagefläche angeordnet. Daraus ergibt sich, daß der Füllstoff 28 ebenfalls mit dem Laserstrahl bestrahlt wird, so daß der Füllstoff 28 vollständig geschmolzen wird, wodurch keine Schweißfehlstellen zurückbleiben, welche durch einen nicht geschmolzenen Abschnitt des Füllstoffes erzeugt werden.
Nachstehend wird begründet, warum die Höhe der vorstehenden Schweißraupe von der Oberfläche der Anordnung gleich oder geringer als 0,2 mm sein soll. Die Beziehung zwischen der Rißbildungsrate beim Biegen und die Höhe einer hervorstehenden Schweißraupe wurde unter Verwendung von Stahlblechen einer Dicke von 1,0 mm untersucht. Bei diesen Versuchen wurde gemäß Figur 13 das Versuchsstück 100 mit einer Schweißlinie 102 um 90º in einer zur Schweißlinie 102 senkrechten Richtung gebogen und untersucht, ob bei dem Biegeabschnitt der Schweißraupe ein Riß auftrat oder nicht. Die Versuchsergebnisse sind in Figur 14 gezeigt. Wenn, wie aus Figur 14 ersichtlich, die Höhe der vorstehenden Schweißraupe von der Oberfläche der Schweißanordnung gleich oder geringer als 0,2 mm war, war die Rißbildungsrate sehr gering.
Nachstehend wird begründet, warum die zugeführte Füllmetallmenge gleich oder geringer als 0,2 mm³/mm sein soll. Die Beziehung zwischen der zugeführten Füllmetallmenge und der Höhe der vorstehenden Schweißraupe von der Oberfläche der Schweißanordnung wurde in Versuchen unter Verwendung von Stahlbleche einer Dicke von 1,0 mm und durch Änderung eines Spalts zwischen den Anlageflächen untersucht. Aus Figur 15 ist ersichtlich: Je geringer die zugeführte Füllmetallmenge, desto geringer die Höhe der vorstehenden Schweißraupe und je geringer der Spalt zwischen den Anlagefläche, desto größer die Höhe der vorstehenden Schweißraupe. Wenn jedoch die zugeführte Füllmetallmenge auf 0,2 mm³/mm oder weniger festgelegt wurde, konnte die Höhe der vorstehenden Schweißraupe auf eine Höhe gesteuert werden, die gleich oder geringer als 0,2 mm war.
Die Gründe, warum ein Spalt zwischen den Anlageflächen gleich oder weniger als 0,1 mm sein soll, warum der Abstand P und P' in Figur 19 gleich oder größer als 0,1 mm sein soll, warum der Abstand P und P' in Figur 19 gleich oder größer als 2 mm sein soll und warum die Zeitunterschiede zwischen dem Starten und dem Stoppen der Laserstrahlbestrahlung und dem Starten oder Stoppen der Füllstoffzufuhr innerhalb von -0,1 bis 0,1 Sek. sein soll, sind folgende:
Bei einer herkömmlichen Laserschweißung von Stahlblechen tritt gemäß Figur 23 eine Einbuchtung oder Schrumpfung 110 der Schweißraupe an den Enden einer Schweißlinie 112 auf oder wird ein Metallklumpen 114 an den Enden der Schweißlinie 112 gemäß Figur 24 erzeugt. Jedoch beeinträchtigen diese Einbuchtungen und Metallklumpen die Dehn-Senk-Rate der Schweißanordnung, wie aus Figur 16 und 17 ersichtlich, in welchen Versuchsergebnisse gezeigt sind, die unter Verwendung von Stahlbleche einer Dicke von 0,1 mm durchgeführt wurden. In diesem Fall ist die Dehn-Senk-Rate D wie folgt definiert:
D = (d - d&sub0;) / d&sub0; x 100 (%)
wobei gemäß Figur 18
d&sub0; der Durchmesser eines in der Schweißanordnung ausgebildeten Loches ist, welches die Schweißraupe kreuzt, bevor die geschweißte Anordnung geprägt wird; und
d ein Durchmesser des Loches ist, nachdem die geschweißte Anordnung in die in Figur 18 gezeigte Struktur preßgeformt ist.
Wenn gemäß Figur 16 insbesondere die Einbuchtung oder Schrumpfung größer als 0,4 mm wurde, sank die Dehn-Senk-Rate in großem Ausmaß, was nicht hinnehmbar ist. Aus Fig. 16 ist ersichtlich, daß die Einbuchtung gleich oder kleiner als 0,4 mm sein soll. Wenn, wie aus Fig. 17 ersichtlich, der Metallklumpen größer als 1 mm 3 war, sank die Dehn-Senk-Rrate sehr stark. Somit ist aus Figur 17 ersichtlich, daß das Volumen des Metallklumpens gleich oder geringer als 1 mmsein soll.
Die Schweißzustände, die die vorstehend beschriebenen Anforderungen erfüllen können, wurden untersucht.
Zuerst wurde die Beziehung des Anlagespaltes und der Einbuchtungsbildungsrate durch Versuch ermittelt. Die Versuchsergebnisse sind in Figur 20 gezeigt. Wenn, wie aus Figur 20 ersichtlich, der Spalt gleich oder kleiner als 0,1 mm war, so war die Bildungsrate einer Einbuchtung, die größer als 0,4 mm war, sehr gering, was hinnehmbar war. Wenn der Spalt 2 mm oder größer war, so wurde die Einbuchtungsbildungsrate groß, was nicht hinnehmbar war. Aus Figur 20 ist ersichtlich, daß der Spalt gleich oder kleiner als 0,1 mm sein soll, und zwar vom Gesichtspunkt, die Bildung einer Einbuchtung oder einer Schrumpfung an den Enden der Schweißlinie zu verhindern.
Zudem wurde die Beziehung zwischen den Abständen P und P' (Figur 19) und eine Einbuchtungsbildungsrate durch einen Versuch ermittelt. Die Versuchsergebnisse sind in Figur 21 gezeigt. Wenn, wie aus Figur 21 ersichtlich, die Abstände P und P' gleich oder größer als 2 mm waren&sub1; wurde bei den Versuchsstücken keine Einbuchtung oder Schrumpfung ermittelt. Wenn jedoch die Abstände geringer als 2 mm waren, so wurde eine Einbuchtung ermittelt. Aus Figur 21 ist ersichtlich, daß die Abstände P und P' gleich oder größer als 2 mm sein sollten, und zwar im Hinblick auf die Bildung einer Einbuchtung.
Des weiteren wurde die Beziehung zwischen dem zeitlichen Versetzen des Laserstrahlbestrahlungsstartzeitpunktes oder - stopzeitpunktes vom Zeitpunkt des Füllstoffzufuhrstarts oder -stops ermittelt und durch Versuch eine Einbuchtungs- oder Metallklumpenbildungsrate ermittelt. Die Versuchsergebnisse sind in Form eines Histogramms in Figur 22 gezeigt. Wenn, wie aus Figur 22 ersichtlich, der Start der Fülldrahtzufuhr um mehr als 0,1 Sek. nach dem Start der Laserstrahlbestrahlung verzögert wurde, und wenn die Laserstrahlbestrahlung mehr als 0,1 Sek. nach dem Stop der Fülldrahtzufuhr gestoppt wurde, so wurde an dem Ende der Schweißlinie eine Einbuchtung erzeugt. Wenn auf gleiche Weise der Start der Fülldrahtzufuhr mehr als 0,1 Sek. vor dem Beginn der Laserstrahlbestrahlung vorgezogen wurde und wenn die Fülldrahtzufuhr mehr als 0,1 Sek. nach dein Stoppen der Laserstrahlbestrahlung gestoppt wurde, wurde an den Enden der Schweißlinie ein Metallklumpen gebildet. Wenn die Zeitunterschiede zwischen dem Starten der Laserstrahlbestrahlung und der Fülldrahtzufuhr und zwischen dem Stoppen der Laserstrahlbestrahlung und dem Fülldrahtzufuhrstop im Bereich von -0,1 Sek. bis 0,1 Sek. lagen, so wurden weder Einbuchtungen noch Metallklumpen gebildet. Aus Figur 22 ist ersichtlich, daß diese Zeitunterschiede in den Bereich von -0,1 Sek. bis 0,1 Sek. gelegt werden sollen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der folgende Vorteil erhalten:
Da das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte zum Aneinanderlegen der geschnittenen Stahlbleche, wobei die Grate in die gleiche Richtung zeigen, zum Laserschweißen der aneinanderliegenden Stahlbleche mittels Zuführen eines Füllstoffs von der Senkungsseite aus und mittels Laserstrahl- Bestrahlung von der gleichen Seite wie die Füllstoffzufuhrseite aus, zum Bestimmen der Prägerichtung, so daß die Grat-Seite der Schweißanordnung der Stahlbleche nach außen zeigt, wenn diese an ein Fahrzeug montiert werden, und zum Prägen der Schweißanordnung aufweist, wird die Bildung von Krümmungen an der Außenfläche der Fahrzeugkarosserieplatte verhindert. Daraus ergibt sich, daß die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellte Platte als Fahrzeugkarosserieaußenplatte verwendbar ist.

Claims

1. Herstellungsverfahren einer Platte, welches die folgenden Schritte aufweist:

Herstellung einer Vielzahl von geschnittenen Stahlblechmaterialien (12, 14), wobei jedes Stahlblechmaterial (12, 14) an einer Kante einer Endfläche (16, 18) einen Grat (20, 22) und an der gegenüberliegenden Kante der Endfläche (16, 18) eine Senkung (24, 26) hat; und

Halten der Stahlblechmaterialien (12, 14);

Bestrahlung durch einen Laserstrahl (30) auf einen Anlageabschnitt der aneinanderliegenden Stahlblechinaterialien (12, 14), Bewegen des Laserstrahls (30) entlang des Anlageabschnittes und Zuführen eines Füllstoffs (28) zu dein Anlageabschnitt, um eine Schweißraupe (38) zu bilden, welche die aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien (12, 14) zusammen zu einem Preßmaterial (10) verbindet;

wobei während des Schritts zum Halten der Stahlblechmaterialien (12, 14) die Endflächen (16, 18) der Stahlblechinaterialien (12, 14) gegeneinander in Anlage sind, wobei die Grate (20, 22) der aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien (12, 14) in die gleiche Richtung zeigen; und

wobei während des Bestrahlungsschrittes mit einem Laserstrahl (30) der Laserstrahl (30) auf dem Anlageabschnitt der aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien (12, 14) gestrahlt wird, und zwar von einer Seite der Senkungen (24, 26) der aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien (12, 14) aus;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Platte eine Fahrzeugkarosserieplatte ist;

während des Schrittes der Zufuhr eines Füllstoffes (28) der Füllstoff (28) mit einer Rate von 0 - 0,2 mm³/mm zugeführt wird und die Menge des zugeführten Füllmetalls derart ausgewählt ist, daß die Höhe einer Schweißraupe (46) von einer Oberfläche der Anordnung der Stahlbleche gleich oder weniger als 0,2 mm ist;

das Preßmaterial (10) in einer Prägevorrichtung (48) angeordnet wird und in eine Fahrzeugkarosserieplatte geprägt wird; und

während des Schrittes der Anordnung des Preßmaterials (10) das Preßmaterial (10) in der Preßvorrichtung (48) derart in eine Richtung angeordnet ist, daß eine, einer laserstrahlbestrahlungsseitigen Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche des Preßmaterials (10) einer Außenfläche entspricht, wenn diese geprägt und anschließend an ein Fahrzeug montiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Schrittes zu Herstellung von geschnittenen Stahlblechen (10) Bleche der gleichen Dicke ausgewählt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Schrittes zum Halten der Stahlblechmaterialien (12, 14) die Stahlblechmaterialien (12, 14) derart in Anlage sind, daß ein Spalt zwischen den aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien (12, 14) gleich oder weniger als 0,1 mm ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Schrittes der Bestrahlung mit einem Laserstrahl (30) die Laserstrahlbestrahlung bei einer Position startet, welche mehr als 2 mm von einem Ende einer Anordnung der aneinanderliegenden Stahlbleche entfernt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Schrittes der Bestrahlung mit einem Laserstrahl (30) die Laserstrahlbestrahlung bei einer Position stoppt, welche mehr als 2 mm von einem Ende einer Anordnung der aneinanderliegenden Stahlblechmaterialien (12, 14) entfernt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Schrittes der Bestrahlung mit einem Laserstrahl (30) und der Zuführung eines Füllstoffes (28) die Abweichung zwischen dem Startzeitpunkt der Bestrahlung des Laserstrahls (30) und dem Startzeitpunkt der Zufuhr des Füllstoffes (28) innerhalb eines Bereichs von -0,1 Sek. bis 0,1 Sek. festgelegt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Schrittes der Bestrahlung mit einem Laserstrahl (30) und der Zufuhr des Füllstoffes (28) die Abweichung zwischen dem Stop-Zeitpunkt der Bestrahlung mit dein Laserstrahl (30) und dem Stop-Zeitpunkt der Zufuhr des Füllstoffes (28) innerhalb eines Bereichs von -0,1 Sek. bis 0,1 Sek. festgelegt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner einen Schritt zum Schleifen der Schweißraupe (46) von einer der Laserstrahlbestrahlungsseite gegenüberliegenden Seite aufweist, und zwar nachdem die Stahlblechmaterialien (12, 14) lasergeschweißt worden sind und bevor das Preßmaterial (10) geprägt ist.