WO2006002447A1 - Method for producing the superstructure of a rail vehicle - Google Patents

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WO2006002447A1
WO2006002447A1 PCT/AT2005/000238 AT2005000238W WO2006002447A1 WO 2006002447 A1 WO2006002447 A1 WO 2006002447A1 AT 2005000238 W AT2005000238 W AT 2005000238W WO 2006002447 A1 WO2006002447 A1 WO 2006002447A1
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WO
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assemblies
vehicle
plastic
rail vehicle
groove
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PCT/AT2005/000238
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Inventor
Thomas Malfent
Robert Nedelik
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Siemens Transportation Systems Gmbh & Co Kg
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    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1225—Particular aspects of welding with a non-consumable tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/043—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures connections between superstructure sub-units
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K2101/006—Vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a car body of a Schienenfahr ⁇ tool.
  • the invention relates to a car body of a rail vehicle.
  • a preassembled module Under a preassembled module is understood in this document a group of individual components, which are assembled into a more complex structure, this structure is considered as part of the further manufacturing and assembly process and treated.
  • a pre-assembled assembly when installed in a vehicle as a, if sometimes very large, individual component treated.
  • the individual components can be assembled to form different preassembled modules, so that only the modules must be connected miteinan ⁇ for assembly.
  • a preassembled assembly may be a sidewall of a rail vehicle to which an interior trim and passenger seats are attached.
  • a preassembled module can also represent the undercarriage of a vehicle with various mounted elements.
  • the manufacturing method according to the invention can also be used in a mounting area for components of the interior design without the risk of damaging pre-assembled components due to high temperatures or soiling.
  • the inventive method is particularly suitable for producing a car body of a rail vehicle.
  • preassembled and vorgespreng ⁇ te side walls of the car body are joined together by Fribrrocksch bulken with a roof and / or a base of the rail vehicle at designated joints together.
  • At least one joint of a first component has a groove and at least one joint of a second component has a section engageable with the groove, wherein the groove and the section are brought into engagement with one another during the assembly.
  • the joints are verbun ⁇ with a running substantially parallel to the rail plane seam, the joints lie substantially over the entire surface together.
  • a vehicle of the type mentioned which is produced by a method according to one of claims 1 to 7.
  • the method according to the invention finds application in the manufacture of a vehicle in which assemblies made of materials of different melting points are connected to one another.
  • the method according to the invention for producing a vehicle in which existing components from metal and at least one other material, such as plastic, for example, must be connected to each other, as may be the case in particular with a rail vehicle, of course, only metallic sections the modules can be connected to each other by means of FSW.
  • the assembly is a side wall of a vehicle with an inner lining of a different material than the facedflä che.
  • the inner lining may be made of plastic, while the inner lining-bearing structure of the side wall and the outer surface of the side wall may be made of aluminum, another metal or an aluminum alloy.
  • the assembly may for example be the side wall of a rail vehicle on which seats made of plastic are arranged.
  • the invention is not limited to the above examples, but suitable for any assemblies in the manufacture of vehicles.
  • Fig. 1 shows a cross section through a joint according to the invention between a longitudinal profile of a side wall and a longitudinal profile of a base frame;
  • FIG. 2 shows a longitudinal profile of a side wall, which is connected to a longitudinal profile of a substructure by friction stir welding, in a perspective view;
  • Fig. 3 also shows a longitudinal profile of a side wall which is connected to a longitudinal profile of a subframe by friction stir welding, in a perspective view;
  • pre-assembled and pre-blasted side walls SEW of a car body of a rail vehicle are joined together with a roof or undercarriage UGS of the rail vehicle.
  • the large components subframe UGS and roof shell can be assembled in a conventional manner by fusion welding.
  • Individual side wall panels are connected to a side wall SEW via a lower and an upper longitudinal carrier profile LPR, which can likewise be effected by means of conventional joining methods, such as fusion welding.
  • LPR longitudinal carrier profile
  • the large components produced in this way are now processed in a conventional way. This is followed by the usual work steps such as filling, painting, insulation, wiring, installation of air conditioning and compressed air piping, installation of windows, etc. In this case, the assembly time can be significantly shortened by the free accessibility of the large components.
  • the preassembled large components are joined together according to FIG. 1 by means of friction stir welding at joints provided for this purpose.
  • Friction Stir Welding is a simple and clean joining process for light metals. FSW seams have significantly higher strength than conventional joining methods.
  • a method for FSW welding has become known, for example, from EP 075 29 26 A1. Furthermore, a device for FSW welding, for example, WO 99 5 26 69 Al has become known. Another device for FSW welding is shown in GB 2 306 366 A.
  • a joint FS1 of a first component can have a groove NU1 and a joint FS2 of a second component can have a groove NU1 in FIG Have engageable section AB2.
  • both components to be interconnected may also have at their joints FS1, FS2 a respective groove NU1, NU2 and a respective section AB1, AB2 corresponding to the groove NU1, NU2 of the other component.
  • the joints FS1, FS2 of the two large components to be connected to one another are in contact with each other over their entire surface, as shown in FIG.
  • the seams NA1, NA2 and joint lines are laid horizontally to a rail plane.
  • the cross sections of the profiles LPR, ULP of the large components to be joined together are, as shown in FIGS. 2-4, designed such that the joints FS1, FS2, FS3, FS4 are located on two diagonally opposite edges of one of the profiles LPR, ULP formed box lie.
  • the illustrated profiles LPR, ULP, which are joined together, are preferably made of aluminum, so that a lightweight construction rail vehicle can be produced in a very simple manner by means of the method according to the invention.

Abstract

The invention relates to a method for connecting pre-assembled modules of a vehicle to form larger units, wherein the modules are connected to each other by means of friction stir welding.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES WAGENKASTENS EINES SCHIENENFAHRZEUGES METHOD FOR MANUFACTURING A VEHICLE BOX OF A RAIL VEHICLE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wagenkastens eines Schienenfahr¬ zeuges.The invention relates to a method for producing a car body of a Schienenfahr¬ tool.
Weiters betrifft die Erfindung einen Wagenkasten eines Schienenfahrzeuges.Furthermore, the invention relates to a car body of a rail vehicle.
Unter einer vormontierten Baugruppe wird in diesem Dokument eine Gruppe von einzelnen Bauteilen verstanden, die zu einem, komplexeren Gebilde zusammengesetzt sind, wobei dieses Gebilde im Rahmen des weiteren Fertigungs- und Montageprozesses als eine Einheit betrachtet und behandelt wird. Somit wird eine vormontierten Baugruppe bei Einbau in ein Fahrzeug wie ein, wenn mitunter auch sehr großer, Einzelbauteil behandelt. Im Rahmen des Fertigungsprozesses können die einzelnen Bauteile zu unterschiedlichen vormontierten Baugruppen zusammengesetzt werden, sodass zur Montage nur die Baugruppen miteinan¬ der verbunden werden müssen. Eine vormontierte Baugruppe kann beispielsweise eine Seitenwand eines Schienenfahrzeuges sein, an der eine Innenverkleidung und Passagiersitze angebracht sind. Eine vormontierte Baugruppe kann beispielsweise aber auch das Unterge¬ stell eines Fahrzeuges mit diversen angebauten Elementen darstellen.Under a preassembled module is understood in this document a group of individual components, which are assembled into a more complex structure, this structure is considered as part of the further manufacturing and assembly process and treated. Thus, a pre-assembled assembly when installed in a vehicle as a, if sometimes very large, individual component treated. As part of the manufacturing process, the individual components can be assembled to form different preassembled modules, so that only the modules must be connected miteinan¬ for assembly. For example, a preassembled assembly may be a sidewall of a rail vehicle to which an interior trim and passenger seats are attached. For example, a preassembled module can also represent the undercarriage of a vehicle with various mounted elements.
Bei der Verbindung von vormontierten Baugruppen von Fahrzeugen zu größeren Einheiten tritt das Problem auf, dass ein Verschweißen der Baugruppen nicht oder nur unter großen Schwierigkeiten möglich ist. Dieses Problem tritt insbesondere dann auf, wenn die Baugrup¬ pen neben Metall auch Komponenten aus thermisch leicht zerstörbaren Materialien, wie beispielsweise Kunststoff, aufweisen. Bei der Herstellung von Fahrzeugen, insbesondere bei der Montage von Wagenkästen, tritt die soeben genannte Problematik sehr häufig auf.When connecting preassembled assemblies of vehicles to larger units, the problem arises that a welding of the modules is not possible or only with great difficulty. This problem occurs in particular when the assemblies, in addition to metal, also have components made of thermally easily destructible materials, such as, for example, plastics. In the manufacture of vehicles, especially in the assembly of car bodies, the problem just mentioned occurs very frequently.
Insbesondere bei der Herstellung von Wagenkästen von Schienenfahrzeugen kommen üblicherweise Schmelzschweißverfahren zum Einsatz. Jedoch lässt der Einsatz von Schmelz¬ schweißverfahren bei der Herstellung von Wagenkästen infolge der dabei auftretenden hohen Temperaturen und der damit verbundenen Verschmutzungs- bzw. Beschädigungsge¬ fahr keine Vormontage von Großkomponenten, wie Seitenwänden, Dach oder Untergestell zu. Somit können aufgrund der Beschädigungsgefahr bei den herkömmlichen Herstellungs¬ verfahren keine Komponenten des Innenausbaus, beispielsweise Plastiksitze, Innenverklei¬ dungen etc., an einer Seitenwand des Schienenfahrzeuges vor deren Einbau in einen Wagen¬ kasten angebracht werden. Eine Oberflächenbehandlung und eine Montage der Komponen¬ ten des Innenausbaus kann daher herstellungsbedingt erst am fertigen Rohbau des Wagen¬ kastens erfolgen, wobei alle Komponenten des Innenausbaus durch die Fahrzeugtüren in das Innere des Wagenkasten gebracht und dort zusammengebaut werden müssen. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung einen Weg zu schaffen, der ein einfaches und gutes Verbinden von vormontierten Baugruppen zu ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache Herstellung eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges aus vormontierten Großkomponenten, wie Seitenwände, Dach und Untergestell zu ermöglichen.In particular, in the production of car bodies of rail vehicles usually fusion welding processes are used. However, the use of Schmelz¬ welding process in the production of car bodies due to the high temperatures occurring and the associated pollution or Beschädigungsge¬ driving no pre-assembly of large components, such as side walls, roof or base frame. Thus, due to the risk of damage in the conventional Herstellungs¬ methods no components of the interior, such as plastic seats, Innenverklei¬ applications, etc., be attached to a side wall of the rail vehicle before installation in a Wagen¬ box. A surface treatment and assembly of Komponen¬ th of the interior can therefore be made production reasons only on the finished shell of Wagen¬ box, all components of the interior have to be brought through the vehicle doors in the interior of the car body and assembled there. It is therefore an object of the invention to provide a way to enable a simple and good connection of pre-assembled assemblies. In particular, it is an object of the invention to enable a simple production of a car body of a rail vehicle from pre-assembled large components, such as side walls, roof and base frame.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Baugruppen mittels Reib-Rührschweißen miteinander verbunden werden.This object is achieved by a method of the type mentioned in the present invention that the assemblies are interconnected by friction stir welding.
Es ist ein Verdienst der Erfindung, den Bau eines Wagenkastens wesentlich zu vereinfachen. Da vormontierte Großkomponenten mittels Reib-Rührschweißen zusammengefügt werden, kann das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren auch in einem Montagebereich für Kom¬ ponenten des Innenausbaus eingesetzt werden ohne das ein Risiko der Beschädigung vor¬ montierter Bauteile durch große Temperaturen oder Verschmutzungen einzugehen.It is a merit of the invention to significantly simplify the construction of a car body. Since preassembled large components are joined together by means of friction stir welding, the manufacturing method according to the invention can also be used in a mounting area for components of the interior design without the risk of damaging pre-assembled components due to high temperatures or soiling.
Es ist somit Dan der Erfindung möglich, multifunktionale und vormontierte Baugruppen ohne Schädigungseinfluss durch Wärmeeinwirkung zu Fahrzeugen oder Baugruppen zusammen schweißbar zu machen.It is thus Dan of the invention possible to make multifunctional and preassembled assemblies without damage influence by heat to vehicles or assemblies together weldable.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges. Vorteilhafterweise werden hierbei vormontierte und vorgespreng¬ te Seitenwände des Wagenkastens mittels Reibrührschweißen mit einem Dach und/ oder einem Untergestell des Schienenfahrzeuges an dafür vorgesehenen Fügestellen zusammen gefügt.The inventive method is particularly suitable for producing a car body of a rail vehicle. Advantageously, preassembled and vorgespreng¬ te side walls of the car body are joined together by Fribrührschweißen with a roof and / or a base of the rail vehicle at designated joints together.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist zumindest eine Fügestelle einer ersten Komponente eine Nut und zumindest eine Fügestelle einer zweiten Komponente einen mit der Nut in Eingriff bringbaren Abschnitt auf, wobei die Nut und der Abschnitt im Rahmen des Zusammenfügens miteinander in Eingriff gebracht werden. Durch diese Ausführungs¬ form der Erfindung wird ein Aufklaffen der Naht bzw. Fügelinie während des Reibschwei¬ ßens verhindert.In an advantageous variant of the invention, at least one joint of a first component has a groove and at least one joint of a second component has a section engageable with the groove, wherein the groove and the section are brought into engagement with one another during the assembly. By this Ausführungs¬ form of the invention, a gaping of the seam or joint line during Reibschwei¬ ßens is prevented.
Um auch bei einer Vorsprengung der vormontierten Seitenwand eine sichere Verbindung zwischen der Seitenwand bzw. einem Dach zu gewährleisten, werden die Fügestellen mit einer im wesentlichen parallel zur Schienenebene verlaufenden Naht miteinander verbun¬ den, wobei die Fügestellen im wesentlichen vollflächig aneinander anliegen. Die oben genannte Aufgabe kann auch mit einem Fahrzeug der eingangs genannten Art gelöst werden, der nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist.In order to ensure a secure connection between the side wall or a roof even with a protrusion of the pre-assembled side wall, the joints are verbun¬ with a running substantially parallel to the rail plane seam, the joints lie substantially over the entire surface together. The above object can also be achieved with a vehicle of the type mentioned, which is produced by a method according to one of claims 1 to 7.
Vorteilhafterweise findet das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung bei der Herstellung eines Fahrzeuges, bei welchem aus Materialien unterschiedlicher Schmelzpunkte hergestellte Baugruppen miteinander verbunden werden.Advantageously, the method according to the invention finds application in the manufacture of a vehicle in which assemblies made of materials of different melting points are connected to one another.
Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeuges, bei welchem aus Metall und zumindest einem weiteren Material, wie beispielsweise Kunst¬ stoff, bestehende Baugruppen miteinander verbunden werden müssen, wie es insbesondere bei einem Schienenfahrzeug der Fall sein kann, wobei selbstverständlich nur metallische Abschnitte der Baugruppen miteinander mittels FSW verbunden werden können.The method according to the invention for producing a vehicle, in which existing components from metal and at least one other material, such as plastic, for example, must be connected to each other, as may be the case in particular with a rail vehicle, of course, only metallic sections the modules can be connected to each other by means of FSW.
in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Baugruppe eine Seitenwand eines Fahrzeuges mit einer Innenverkleidung aus einem anderen Material als die Außenflä¬ che. So kann die Innenverkleidung beispielsweise aus Kunststoff sein, während die die Innenverkleidung tragende Struktur der Seitenwand bzw. die Außenfläche der Seitenwand aus Aluminium, einem anderen Metall oder auch einer Aluminiumlegierung hergestellt sei kann.In a preferred embodiment of the invention, the assembly is a side wall of a vehicle with an inner lining of a different material than the Außenflä che. For example, the inner lining may be made of plastic, while the inner lining-bearing structure of the side wall and the outer surface of the side wall may be made of aluminum, another metal or an aluminum alloy.
Zur Verbindung zweier Baugruppen können, wie bereits oben erwähnt, nur metallische Abschnitte der Baugruppen miteinander durch FSW-Schweißen zusammengefügt werden. Hierbei können diese Abschnitte unmittelbar miteinander verbunden werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Baugruppen mittelbar über zwischen ihnen angeordnete metallische Bauteile verbunden sind, wobei metallische Abschnitte der einzelnen Baugruppen mit diesen Bauteilen, dann mittels FSW-Schweißen zusammengefügt sein können.To connect two modules, as already mentioned above, only metallic sections of the modules can be joined together by FSW welding. In this case, these sections can be connected directly to each other. However, it is also possible that the assemblies are indirectly connected via arranged between them metallic components, wherein metallic portions of the individual modules can be assembled with these components, then by means of FSW welding.
Vor allem für Fahrzeuge, bei welchen die Baugruppen aus Aluminium und zumindest einem weiteren Material, insbesondere Kunststoff, hergestellt sind, also sogenannten Leichtbau¬ fahrzeugen kann das erfindungsgemäße Verfahren gut eingesetzt werden.Especially for vehicles in which the assemblies are made of aluminum and at least one other material, in particular plastic, so-called Leichtbau¬ vehicles method of the invention can be used well.
Die Verwendung von Kunststoff bei der Herstellung einer Baugruppe kann auf einfache Weise eine an die jeweiligen Anforderungen angepasste Formgebung sowie ein geringes Gewicht der Baugruppe erzielt werden. So kann, wie bereits oben erwähnt, die Baugruppe beispielsweise die Seitenwand eines Schienenfahrzeuges sein, an welcher Sitze aus Kunst¬ stoff angeordnet sind. Natürlich ist die Erfindung nicht auf die oben genannten Beispiele beschränkt, sondern für beliebige Baugruppen bei der Herstellung von Fahrzeugen geeignet.The use of plastic in the manufacture of an assembly can be achieved in a simple manner adapted to the respective requirements shaping and a low weight of the assembly. Thus, as already mentioned above, the assembly may for example be the side wall of a rail vehicle on which seats made of plastic are arranged. Of course, the invention is not limited to the above examples, but suitable for any assemblies in the manufacture of vehicles.
Die Erfindung samt weiteren Vorteilen wird im Folgenden anhand einiger nicht einschrän¬ kender Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche in der Zeichnung dargestellt sind. Ih dieser zeigen schematisch:The invention together with further advantages will be explained in more detail below with reference to some non-limiting embodiments, which are illustrated in the drawing. Ih these show schematically:
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Fügestelle zwischen einem Längsprofil einer Seitenwand und einem Längsprofil eines Untergestells;Fig. 1 shows a cross section through a joint according to the invention between a longitudinal profile of a side wall and a longitudinal profile of a base frame;
Fig. 2 zeigt ein Längsprofil einer Seitenwand, welches mit einem Längsprofil eines Unterge¬ stells mittels Reib-Rührschweißen verbunden ist, in einer perspektivischen Ansicht;2 shows a longitudinal profile of a side wall, which is connected to a longitudinal profile of a substructure by friction stir welding, in a perspective view;
Fig. 3 zeigt ebenfalls ein Längsprofil einer Seitenwand, welches mit einem Längsprofil eines Untergestells mittels Reib-Rührschweißen verbunden ist, in einer perspektivischen Ansicht;Fig. 3 also shows a longitudinal profile of a side wall which is connected to a longitudinal profile of a subframe by friction stir welding, in a perspective view;
Fig.4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.3.4 shows a section along the line IV-IV in Figure 3.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vormontierte und vorgesprengte Sei¬ tenwände SEW eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges mit einem Dach bzw. einem Untergestell UGS des Schienenfahrzeuges zusammen gefügt.According to the method according to the invention, pre-assembled and pre-blasted side walls SEW of a car body of a rail vehicle are joined together with a roof or undercarriage UGS of the rail vehicle.
Die zusammenzufügenden Großkomponenten Untergestell- UGS und Dach-Rohbau können auf herkömmliche Weise mittels Schmelzschweißen gefertigt sein. Einzelne Seitenwandpa- neele werden über ein unteres und ein oberes Langträgerprofil LPR zu einer Seitenwand SEW verbunden, was ebenfalls mittels herkömmlicher Fügeverfahren, wie Schmelzschwei¬ ßen erfolgen kann. In diesem Fertigungsschritt der Seitenwand SEW wird bereits die not¬ wendige Vorsprengung (negative Biegelinie des Wagenkastens) der Seitenwand realisiert.The large components subframe UGS and roof shell can be assembled in a conventional manner by fusion welding. Individual side wall panels are connected to a side wall SEW via a lower and an upper longitudinal carrier profile LPR, which can likewise be effected by means of conventional joining methods, such as fusion welding. In this production step of the side wall SEW, the necessary protrusion (negative bending line of the car body) of the side wall is already realized.
Anschließend an das Einbringen der Vorsprengung in die Seitenwand SEW können Fenster und Türbereiche befräst werden, wodurch die bei herkömmlichen Verfahren infolge der Realisierung der Vorsprengung im Wagenkasten-Aufbaustand auftretenden Toleranzprob¬ leme in einem Türeckbereich TUE (Fig. 2) entfallen.After introduction of the protrusion into the side wall SEW, windows and door areas can be milled, whereby the tolerance problems occurring in conventional methods as a result of the realization of the protrusion in the superstructure body state are eliminated in a door region TUE (FIG.
Die so gefertigten Großkomponenten werden nun auf herkömmliche Art weiterbearbeitet. Es folgen die üblichen Arbeitsschritte wie Spachteln, Lackieren, Dämmen, Verkabeln, Montage von Klima- und Druckluftverrohrung, Fenstereinbau, etc.. Dabei kann durch die freie Zu¬ gänglichkeit der Großkomponenten die Montagezeit wesentlich verkürzt werden. Die vormontierten Großkomponenten werden gemäß Fig. 1 mittels Reibrührschweißen an dafür vorgesehenen Fügestellen zusammengefügt.The large components produced in this way are now processed in a conventional way. This is followed by the usual work steps such as filling, painting, insulation, wiring, installation of air conditioning and compressed air piping, installation of windows, etc. In this case, the assembly time can be significantly shortened by the free accessibility of the large components. The preassembled large components are joined together according to FIG. 1 by means of friction stir welding at joints provided for this purpose.
Das Reibrührschweißen oder Friction Stir Welding (FSW) ist ein einfaches und sauberes Fügeverfahren für Leichtmetalle. Im Vergleich zu konventionellen Fügeverfahren haben FSW-Nähte eine bedeutend höhere Festigkeit.Friction Stir Welding (FSW) is a simple and clean joining process for light metals. FSW seams have significantly higher strength than conventional joining methods.
Beim Reibrührschweißen wird ein rotierender Stift STI, der aus einer zylindrischen Schulter herausragt, mit großer Kraft in den Stumpfstoß zweier Bleche gedrückt und entlang der Fügelinie bewegt. Das Material wird durch die Reibung zwischen Schulter und Werkstück erwärmt und durch die Rotation des Stiftes verrührt, so dass sich die Bleche in einem Wär- meumformprozess verbinden. Eine besondere Nahtvorbereitung und Schweißzusätze werden nicht benötigt.In friction stir welding, a rotating STI pin protruding from a cylindrical shoulder is pushed with great force into the butt joint of two sheets and moved along the joint line. The material is heated by the friction between shoulder and workpiece and stirred by the rotation of the pin, so that the sheets combine in a heat forming process. A special seam preparation and welding consumables are not needed.
Da der FSW-Prozeß, im Gegensatz zu konventionellen Schmelz-Schweißverfahren, bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Leichtmetalllegierungen erfolgt, werden nachteilige Gefügeveränderungen beim Erstarren der Schmelze vermieden. Dadurch können auch die allgemein als „schwer oder bedingt schmelz-schweißbar" klassifizierten höherfes¬ ten Alurniniumlegierungen ohne Zusatzwerkstoff und ohne große Festigkeitsverluste ver¬ schweißt werden.Since the FSW process, in contrast to conventional fusion welding processes, takes place at temperatures below the melting point of light metal alloys, disadvantageous microstructural changes during solidification of the melt are avoided. As a result, the higher-grade aluminum alloys generally classified as "difficult or conditionally melt-weldable" can also be welded without additional material and without great strength losses.
Ein Verfahren zum FSW-Schweißen ist beispielsweise aus der EP 075 29 26 Al bekannt geworden. Weiters ist eine Vorrichtung zum FSW-Schweißen beispielsweise der WO 99 5 26 69 Al bekannt geworden. Eine weitere Vorrichtung zum FSW-Schweißen ist in der GB 2 306 366 A gezeigt.A method for FSW welding has become known, for example, from EP 075 29 26 A1. Furthermore, a device for FSW welding, for example, WO 99 5 26 69 Al has become known. Another device for FSW welding is shown in GB 2 306 366 A.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbindung von vormontierten Gro߬ baugruppen eines Wagenkastens, wie der Seitenwände SEW bzw. Dach- oder Untergestell¬ rohbau UGS, mittels Reibrührschweißens gegenüber herkömmlichen Verfahren besteht unter anderem darin, dass die Temperaturen bei der Verbindung unterhalb des Schmelz¬ punktes der verwendeten Materialien erfolgen, wobei eine hohe statische und dynamische Nahtfestigkeit erzielt werden kann. Auch können bei der Fertigung Rauch und Spritzer vermieden werden, wodurch sich Beschädigungen an den Oberflächen der Baugruppen vermeiden »lassen. Weiters zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch einen geringen Energieverbrauch, einen geringen Verzug sowie eine einfache Nahtvorbereitung aus. Darüber hinaus lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren leicht automatisieren. Um ein Aufklaffen der in Fig. 2 -4 mit NAl bzw. NA2 bezeichneten Naht bzw. der Fügelinie während des Reibrührschweißen zu verhindern, kann eine Fügestelle FSl einer ersten Komponente eine Nut NUl und eine Fügestelle FS2 einer zweiten Komponente einen mit der Nut NUl in Eingriff bringbaren Abschnitt AB2 aufweisen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich können jedoch auch beide miteinander zu verbindende Komponenten an ihren Fügestellen FSl, FS2 je eine Nut NUl, NU2 und je einen mit der Nut NUl, NU2 der anderen Komponen¬ te korrespondierenden Abschnitt ABl, AB2 aufweisen. Die Fügestellen FSl, FS2 der beiden miteinander zu verbindenden Großkomponenten liegen dabei vollflächig aneinander auf, wie auch in Fig.4 dargestellt.The advantages of the inventive method for connecting preassembled Gro߬ modules of a car body, such as the side walls SEW or Roof UGS, by means of friction stir welding compared to conventional methods, inter alia, that the temperatures in the connection below the Schmelz¬ point the materials used, with a high static and dynamic seam strength can be achieved. In addition, smoke and spatter can be avoided during manufacture, which prevents damage to the surfaces of the assemblies. Furthermore, the method according to the invention is characterized by low energy consumption, low distortion and easy seam preparation. In addition, the inventive method can be easily automated. In order to prevent the seam or the joint line designated in FIG. 2 -4 from unfolding during friction stir welding, a joint FS1 of a first component can have a groove NU1 and a joint FS2 of a second component can have a groove NU1 in FIG Have engageable section AB2. As can be seen from FIG. 1, however, both components to be interconnected may also have at their joints FS1, FS2 a respective groove NU1, NU2 and a respective section AB1, AB2 corresponding to the groove NU1, NU2 of the other component. The joints FS1, FS2 of the two large components to be connected to one another are in contact with each other over their entire surface, as shown in FIG.
Wie aus Fig. 2 - 4 ersichtlich ist, werden die Nähte NAl, NA2 bzw. Fügelinien horizontal zu einer Schienenebene gelegt. Auf diese Weise lässt sich trotz der Vorsprengung der Seiten¬ wand eine stabile Verbindung mit einem Dachlangträger- bzw. Untergestelllangträgerprofil ULP mittels Reibrührschweißen herstellen. Die Querschnitte der Profile LPR, ULP der miteinander zu verbindenden Großkomponenten sind, wie in Fig. 2 - 4 dargestellt, so ausge¬ bildet, dass die Fügestellen FSl, FS2, FS3, FS4 an zwei einander diagonal gegenüberliegen¬ den Kanten eines von den Profilen LPR, ULP gebildeten Kastens liegen.As can be seen from FIGS. 2-4, the seams NA1, NA2 and joint lines are laid horizontally to a rail plane. In this way, despite the protrusion of the Seiten¬ wall a stable connection with a Dachlangträger- or lower frame longitudinal beam profile ULP produced by friction stir welding. The cross sections of the profiles LPR, ULP of the large components to be joined together are, as shown in FIGS. 2-4, designed such that the joints FS1, FS2, FS3, FS4 are located on two diagonally opposite edges of one of the profiles LPR, ULP formed box lie.
Die dargestellten Profile LPR, ULP, die miteinander zusammengefügt werden, sind bevor¬ zugterweise aus Aluminium hergestellt, sodass sich mittels des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens auf sehr einfache Weise ein Leichtbauschienenfahrzeug herstellen lässt. The illustrated profiles LPR, ULP, which are joined together, are preferably made of aluminum, so that a lightweight construction rail vehicle can be produced in a very simple manner by means of the method according to the invention.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Verbinden vormontierter Baugruppen eines Fahrzeuges zu größeren Einheiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen mittels Reib- Rührschweißen miteinander verbunden werden.1. A method for connecting preassembled assemblies of a vehicle to larger units, characterized in that the assemblies are interconnected by friction stir welding.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vormontierte und vorge¬ sprengte Seitenwände (SEW) eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges mittels Reibrührschweißen mit einem Dach und/ oder einem Untergestell (UGS) des Schie¬ nenfahrzeuges an dafür vorgesehenen Fügestellen (FSl, FS2) zusammen gefügt wer¬ den.2. The method according to claim 1, characterized in that preassembled and pre-blasted side walls (SEW) of a car body of a rail vehicle by means of friction stir welding with a roof and / or a base (UGS) of Schie¬ nenfahrzeuges provided for joints (FSl, FS2) be joined together.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fügestelle (FSl) einer ersten Komponente eine Nut (NUl) und zumindest eine Fü¬ gestelle (FS2) einer zweiten Komponente einen mit der Nut (NUl) in Eingriff bring¬ baren Abschnitt (AB2) aufweist (Fig. 1), wobei die Nut und der Abschnitt im Rahmen des Zusammenfügens miteinander in Eingriff gebracht werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one joint (FSl) of a first component a groove (NUl) and at least one Fü¬ frames (FS2) of a second component one with the groove (NUl) into Eingriff¬ bring 1), wherein the groove and the portion are engaged with each other in the course of assembly.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fü¬ gestellen (FSl, FS2) mit einer im wesentlichen parallel zur Schienenebene verlaufen¬ den Naht (NAl, NA2) miteinander verbunden werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the Fü¬ frames (FSl, FS2) with a substantially parallel to the rail plane verlauf¬ the seam (NAl, NA2) are interconnected.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Materi¬ alien unterschiedlicher Schmelzpunkte hergestellte Baugruppen miteinander ver¬ bunden werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that Materi¬ alien different melting points produced assemblies are connected together ver¬.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Fahrzeuges, bei welchem aus Kunststoff und MetaE bestehende Baugruppen miteinander verbunden werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for the production of a vehicle in which plastic and MetaE existing assemblies are interconnected.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Schienenfahrzeug ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the vehicle is a rail vehicle.
8. Fahrzeug, welches nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 herge¬ stellt ist. 8. vehicle, which is Herge¬ by a method according to any one of claims 1 to 7 provides.
9. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen aus Me¬ tall und zumindest einem weiteren Material hergestellt sind.9. Vehicle according to claim 8, characterized in that the assemblies are made of Me¬ tall and at least one other material.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen aus Me¬ tall und Kunststoff hergestellt sind.10. Vehicle according to claim 9, characterized in that the assemblies are made of Me¬ tall and plastic.
11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen aus Aluminium und zumindest einem weiteren Material hergestellt sind.11. Vehicle according to one of claims 8 to 10, characterized in that the assemblies are made of aluminum and at least one further material.
12. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen aus Aluminium und Kunststoff hergestellt sind.12. Vehicle according to claim 11, characterized in that the assemblies are made of aluminum and plastic.
13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen Seitenwände mit je einer Innenverkleidung aus einem anderen Material als die Außenfläche der Seitenwände sind. 13. Vehicle according to one of claims 8 to 12, characterized in that the assemblies are side walls, each with an inner lining of a different material than the outer surface of the side walls.
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