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DE102018202140A1 - Method and device for introducing a joining element - Google Patents

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DE102018202140A1
DE102018202140A1 DE102018202140.6A DE102018202140A DE102018202140A1 DE 102018202140 A1 DE102018202140 A1 DE 102018202140A1 DE 102018202140 A DE102018202140 A DE 102018202140A DE 102018202140 A1 DE102018202140 A1 DE 102018202140A1
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DE
Germany
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joining element
heating
joint
workpiece
joining
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DE102018202140.6A
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German (de)
Inventor
Dominik Fröhlich
Vitalij Janzen
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Arnold Umformtechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Arnold Umformtechnik GmbH and Co KG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Fügeelements in wenigstens ein Werkstück aus hochfestem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit von mehr als 700 N/mm2, insbesondere mehr als 1.200 N/mm2, und weniger als 2.200 N/mm2, wobei wenigstens das vor dem Einbringen dem Fügeelement zugewandte Werkstück vor dem Aufsetzen des Fügeelements an der vorgesehenen Fügestelle lokal erwärmt wird, bei dem das Fügeelement aus einem Material mit Bainitgefüge besteht.

Figure DE102018202140A1_0000
The invention relates to a method for introducing a joining element into at least one workpiece made of high-strength steel sheet with a tensile strength of more than 700 N / mm 2 , in particular more than 1200 N / mm 2 , and less than 2200 N / mm 2 , wherein at least that before the introduction of the joining element facing workpiece is locally heated before placing the joining element at the intended joint, in which the joining element consists of a material with bainite.
Figure DE102018202140A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Fügeelements in wenigstens ein Werkstück aus hochfestem Stahlblech, wobei das Stahlblech eine Zugfestigkeit von mehr als 700 N/mm2, insbesondere mehr als 1.200 N/mm2, und weniger als 2.200 N/mm2 aufweist, wobei wenigstens das vor dem Einbringen dem Fügeelement zugewandte Werkstück vor dem Aufsetzen des Fügeelements an der vorgesehenen Fügestelle lokal erwärmt wird.The invention relates to a method for introducing a joining element into at least one workpiece made of high-strength steel sheet, the steel sheet having a tensile strength of more than 700 N / mm 2 , in particular more than 1200 N / mm 2 , and less than 2200 N / mm 2 , wherein at least the workpiece facing the joining element prior to insertion is locally heated prior to placement of the joining element at the intended joint.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 024 000 A1 ist ein Verfahren zum Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen in ein oder mehrere Bleche bekannt. Die Bleche sollen kurz vor Beginn des Setzvorgangs durch elektrische Energie erhitzt werden, wobei die Erhitzung über eine Induktionsspule erfolgt, die in der Nähe einer Stelle auf dem oder den Blechen angeordnet wird, an der das Verbindungselement gesetzt wird. Das Verfahren ist zum Einbringen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen in hochfeste Stahlbleche ohne Vorbohren geeignet.From the German patent application DE 10 2010 024 000 A1 is a method for setting non-cutting self-perforating fasteners in one or more sheets known. The sheets are to be heated by electrical energy shortly before the start of the setting process, wherein the heating takes place via an induction coil, which is arranged in the vicinity of a location on the sheet or plates on which the connecting element is placed. The method is suitable for introducing non-cutting self-perforating fasteners in high-strength steel sheets without pre-drilling.

Aus der deutschen Patentschrift DE 196 30 488 C2 ist ein Verfahren zum Fügen zweier überlappt angeordneter Fügeteile bekannt, bei dem vor dem Fügen, beispielsweise durch Clinchen, die Fügeteile berührungslos mittels Induktionsschleifens erwärmt werden. Es ist auch vorgesehen, Niederhalter als Heizplatte auszubilden und die Wärme beim Aufsetzen auf die Fügeteile zu übertragen.From the German patent DE 196 30 488 C2 a method for joining two overlapping arranged joining parts is known in which prior to joining, for example by clinching, the joining parts are heated contactlessly by means of induction grinding. It is also intended to form hold-down as a heating plate and to transfer the heat when placed on the parts to be joined.

Mit der Erfindung sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen eines Fügeelements verbessert werden.With the invention, a method and a device for introducing a joining element to be improved.

Erfindungsgemäß ist hierzu ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 9 vorgesehen.According to the invention, a method with the features of claim 1 and a device with the features of claim 9 are provided for this purpose.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einbringen eines Fügeelements in wenigstens ein Werkstück aus hochfestem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit von mehr als 700 N/mm2, insbesondere mehr als 1.200 N/mm2, und weniger als 2.200 N/mm2 ist vorgesehen, dass das vor dem Einbringen dem Fügeelement zugewandte Werkstück vor dem Aufsetzen des Fügeelements an der vorgesehenen Fügestelle lokal erwärmt wird und dass das Fügeelement aus einem Material mit Bainitgefüge besteht. Bainitgefüge wird auch als Zwischenstufengefüge bezeichnet und verleiht dem Fügeelement neben einer hohen Festigkeit auch sehr gute Zähigkeitseigenschaften. Durch ein Bainitgefüge oder auch Zwischenstufengefüge sind Fügeelemente aus Stahl überraschenderweise in besonderer Weise geeignet, um in Werkstücke aus hochfestem Stahlblech eingebracht zu werden. Eine lokale Erwärmung des Werkstücks aus hochfestem Stahlblech erleichtert dabei das Eindringen des Fügeelements in das Werkstück, durch das Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge des Fügeelements ist dieses aber gleichzeitig so temperaturstabil, dass das Fügeelement selbst nicht oder nur unwesentlich mechanisch während des Einbringens deformiert wird. Auch dann, wenn die mechanischen Eigenschaften des hochfesten Stahlblechs über die räumliche Ausdehnung der vorgesehenen Fügestelle infolge der lokalen Erwärmung schwanken, erleichtert ein Fügeelement mit Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge das Eindringen in das Werkstück. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei auf ungelochte oder auch vorgelochte Werkstücke angewendet werden.In the method according to the invention for introducing a joining element into at least one workpiece made of high-strength steel sheet with a tensile strength of more than 700 N / mm 2 , in particular more than 1200 N / mm 2 , and less than 2200 N / mm 2, it is provided that before the workpiece facing the joining element is locally heated prior to placing the joining element on the intended joint and that the joining element consists of a material with bainite structure. Bainite structure is also referred to as Zwischenstufengefüge and gives the joining element in addition to a high strength and very good toughness properties. By a bainite structure or interstitial structure joining elements made of steel are surprisingly suitable in a special way to be introduced into workpieces made of high-strength steel. A local heating of the workpiece made of high-strength steel sheet facilitates the penetration of the joining element into the workpiece, but by the bainitic structure or interstitial structure of the joining element this is at the same time so temperature stable that the joining element itself is not or only slightly deformed mechanically during insertion. Even if the mechanical properties of the high-strength steel sheet fluctuate over the spatial extent of the intended joint as a result of local heating, a joining element with bainite structure or interstage structure facilitates penetration into the workpiece. The inventive method can be applied to unperforated or pre-punched workpieces.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken durch Einbringen eines fließlochformenden Fügeelements in die Werkstücke vorgesehen.In a development of the invention, the connection of at least two workpieces is provided by introducing a flow-hole-forming joining element into the workpieces.

Beispielsweise lassen sich im Karosseriebau in sehr einfacher und schneller Weise zwei Werkstücke mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zuverlässig miteinander verbinden.For example, in the body shop, two workpieces can be reliably connected to one another by means of the method according to the invention in a very simple and fast manner.

In Weiterbildung der Erfindung wird das lokale Erwärmen der Fügestelle vor dem Aufsetzen des Fügeelements mittels Induktion bewirkt.In a further development of the invention, the local heating of the joint is effected by means of induction prior to placement of the joining element.

Mittels Induktion kann eine sehr schnelle Erwärmung des Werkstücks in einem lokal begrenzten Bereich erfolgen.By means of induction, a very rapid heating of the workpiece can take place in a locally limited area.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das lokale Erwärmen der Fügestelle vor dem Aufsetzen des Fügeelements mittels Laser, Ultraschall und/oder resistiv, also mittels Einleiten eines elektrischen Stroms in das Werkstück an der vorgesehenen Fügestelle.In a further development of the invention, the local heating of the joint takes place prior to placement of the joining element by means of laser, ultrasound and / or resistive, ie by introducing an electrical current into the workpiece at the intended joint.

Gerade eine Erwärmung mittels Laser hat den Vorteil, dass zum einen das Werkstück nicht kontaktiert werden muss und zum anderen das Einbringen der Wärmeenergie schräg zu einer Fügeachse erfolgen kann. Beispielsweise kann mittels eines schräg auftreffenden Lasterlichtstrahls die vorgesehene Fügestelle erwärmt werden und das Fügeelement kann bereits in geringem Abstand unmittelbar vor der Fügestelle platziert werden.Just a heating by means of laser has the advantage that on the one hand the workpiece does not have to be contacted and on the other hand, the introduction of the heat energy can be made obliquely to a joint axis. For example, the intended joint can be heated by means of an obliquely incident load beam and the joining element can already be placed at a short distance immediately in front of the joint.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Aufsetzen einer Einrichtung zum Erwärmen der Fügestelle auf das dem Fügeelement zugewandte Werkstück und das Wegbewegen der Einrichtung zum Erwärmen von der Fügestelle vor dem Einbringen des Fügeelements vorgesehen.In a further development of the invention, the placement of a device for heating the joint to the workpiece facing the joining element and the moving away of the device for heating of the joint before insertion of the joining element is provided.

Beispielsweise kann eine Induktionsspule, ein erhitztes Bauteil, eine Elektrode oder auch eine Brennerflamme auf die Fügestelle gesetzt werden und vor dem Aufsetzen des Fügeelements auf die Fügestelle wird die Einrichtung zum Erwärmen wieder wegbewegt.For example, an induction coil, a heated component, an electrode or even a burner flame can be placed on the joint and before putting the joining element on the joint, the means for heating is moved away again.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Erwärmen des dem Fügeelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle innerhalb einer kreisförmigen Fläche mit einem Durchmesser zwischen 7 mm und 13 mm vorgesehen.In a further development of the invention, the heating of the joining element facing the workpiece at the intended joint within a circular area with a diameter between 7 mm and 13 mm is provided.

Auf diese Weise kann das dem Fügeelement zugewandte Werkstück lokal äußerst begrenzt erwärmt werden, wobei sich herausgestellt hat, dass ein Durchmesser des erwärmten Bereichs zwischen 7 mm und 13 mm völlig zum Setzen eines Fügeelements genügt. Dies ist nur deshalb möglich, da ein Flügelelement aus einem Stahlmaterial mit Bainitgefüge besteht. Die mechanischen Eigenschaften des hochfesten Stahlblechs werden durch die lokale Erwärmung lediglich sehr lokal begrenzt im Bereich der vorgesehenen Fügestelle verändert.In this way, the workpiece facing the joining element can be locally heated extremely limited, it has been found that a diameter of the heated area between 7 mm and 13 mm is completely sufficient for setting a joining element. This is only possible because a wing element consists of a steel material with bainite structure. The mechanical properties of the high-strength steel sheet are changed by the local heating only very local limited in the area of the intended joint.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Erwärmen des dem Fügeelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle innerhalb von maximal 1 s auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 500 °C vorgesehen.In a further development of the invention, the heating of the joining element facing the workpiece at the intended joint within a maximum of 1 s to a temperature between 200 ° C and 500 ° C is provided.

Durch eine solche schnelle Erwärmung kann verhindert werden, dass sich das Werkstück großflächig erwärmt. Die Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 500 °C genügt dabei ohne weiteres, um ein Fügeelement mit Bainitgefüge einzusetzen.By such a rapid heating can be prevented that the workpiece is heated over a large area. The heating to a temperature between 200 ° C and 500 ° C readily enough to use a joining element with bainite.

In Weiterbildung der Erfindung sind eine berührungslose Temperaturmessung der vorgesehenen Fügestelle während des Erwärmens und das Erzeugen eines Startsignals für das Einbringen des Fügeelements nach dem Erreichen der vordefinierten Temperatur vorgesehen.In a further development of the invention, a non-contact temperature measurement of the intended joint during heating and the generation of a start signal for the introduction of the joining element after reaching the predefined temperature are provided.

Auf diese Weise wird eine hohe Prozesssicherheit erreicht, da das Fügeelement erst dann eingebracht wird, wenn die Fügestelle die vorgesehene Temperatur erreicht hat.In this way, a high process reliability is achieved because the joining element is introduced only when the joint has reached the intended temperature.

Erfindungsgemäß ist auch eine Vorrichtung zum Einbringen eines Fügeelements in wenigstens ein Werkstück mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Einbringen eines Fügeelements und eine Einrichtung zum lokalen Erwärmen wenigstens des vor dem Einbringen dem Fügeelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle vorgesehen ist.The invention also provides an apparatus for introducing a joining element into at least one workpiece with the method according to the invention, the device being provided with a device for introducing a joining element and a device for local heating of at least the workpiece facing the joining element at the intended joint.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung zum lokalen Erwärmen wenigstens eine Induktionsspule auf, die relativ zu der Einrichtung zum Einbringen des Fügeelements bewegbar ist.In a development of the invention, the device for local heating has at least one induction coil, which is movable relative to the device for introducing the joining element.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung zum Erwärmen senkrecht oder schräg zu einer Fügerichtung des Fügeelements bewegbar.In a further development of the invention, the device for heating is movable perpendicular or obliquely to a joining direction of the joining element.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung zum Erwärmen parallel zu einer Fügerichtung des Fügeelements bewegbar.In a development of the invention, the device for heating is movable parallel to a joining direction of the joining element.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung zum Erwärmen eine Induktionsspule auf, die das Fügeelement ringförmig umgibt.In a development of the invention, the device for heating has an induction coil which surrounds the joining element in an annular manner.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung zum Erwärmen ein stabartiges Element, insbesondere eine Induktionsspule oder eine Elektrode, auf, die in und entgegen der Fügerichtung durch eine Halterung für das Fügeelement in der Einrichtung zum Einbringen des Fügeelements hindurchbewegbar ist.In a development of the invention, the device for heating has a rod-like element, in particular an induction coil or an electrode, which can be moved through in and against the joining direction by a holder for the joining element in the device for introducing the joining element.

In Weiterbildung der Erfindung wird das stabartige Element durch eine Bohrung in einer Drehantriebs- und Haltemechanismusausbildung für das Fügeelement der Einrichtung zum Setzen hindurchbewegt, mit anderen Worten wird das stangenartige Element durch eine Bohrung im Fügebit der Einrichtung zum Einbringen des Fügelements hindurchbewegt.In a further development of the invention, the rod-like element is moved through a hole in a Drehantriebs- and holding mechanism training for the joining element of the device for setting, in other words, the rod-like element is moved through a hole in the joint with the device for introducing the Fügelements.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung zum Erwärmen eine Laserlichtquelle auf.In a development of the invention, the device for heating has a laser light source.

Mittels Laser und Ultraschall ist eine berührungslose Erwärmung möglich, wobei gerade im Falle eines Lasers die Einrichtung zum Erwärmen vergleichsweise weit von der Fügestelle entfernt sein kann. Laserstrahlen können beispielsweise auch schräg auf die Fügestelle gerichtet werden, so dass also das Fügeelement bereits in der Fügeachse und kurz oberhalb der Fügestelle angeordnet werden kann. Dadurch können sehr kurze Taktzeiten beim Einbringen von Fügeelementen erzielt werden.Non-contact heating is possible by means of laser and ultrasound, it being possible, especially in the case of a laser, for the device for heating to be relatively far away from the joint. For example, laser beams can also be directed obliquely onto the joint, so that the joining element can already be arranged in the joining axis and just above the joint. As a result, very short cycle times can be achieved when introducing joining elements.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Dies gilt auch für die Kombination von Einzelmerkmalen mit anderen Einzelmerkmalen ohne die weiteren Merkmale, mit denen die Einzelmerkmale im Zusammenhang beschrieben sind. In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 bis 3 jeweils einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbringen eines Fügeelements in ein Werkstücks in schematischer Darstellung,
  • 4 bis 6 jeweils einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform zum Einbringen eines Fügeelements in ein Werkstück in schematischer Darstellung,
  • 7 bis 9 jeweils einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform zum Einbringen eines Fügeelements in ein Werkstück in schematischer Darstellung,
  • 10 bis 12 jeweils einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbringen eines Fügeelements in ein Werkstück gemäß einer weiteren Ausführungsform in schematischer Darstellung,
  • 13 bis 18 unterschiedliche Fügeelemente zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren,
  • 19 eine beispielhafte Darstellung eines Bainitgefüges und
  • 20 eine schematische Darstellung der Schritte beim Einbringen eines fließlochformenden Fügeelements zum Verbinden zweier Werkstücke.
Further features and advantages of the invention will become apparent from the claims and the following description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the drawings. Individual features of the different, illustrated and described embodiments can be combined with one another in an arbitrary manner without exceeding the scope of the invention. This also applies to the combination of individual features with other individual features without the other features with which the individual features are described in context. In the drawings show:
  • 1 to 3 each individual steps of the method according to the invention for introducing a joining element into a workpiece in a schematic representation,
  • 4 to 6 in each case individual steps of the method according to the invention according to a further embodiment for introducing a joining element into a workpiece in a schematic representation,
  • 7 to 9 in each case individual steps of the method according to the invention according to a further embodiment for introducing a joining element into a workpiece in a schematic representation,
  • 10 to 12 in each case individual steps of the method according to the invention for introducing a joining element into a workpiece according to a further embodiment in a schematic representation,
  • 13 to 18 different joining elements for use with the method according to the invention,
  • 19 an exemplary representation of a bainite and
  • 20 a schematic representation of the steps in the introduction of a flow-hole forming joining element for connecting two workpieces.

20 zeigt schematisch das Einbringen eines Fügeelements in zwei ungelochte Werkstücke, um diese beiden Werkstücke miteinander zu verbinden. Dabei wird ein fließlochformendes Verbindungselement 10, wie es beispielsweise auch in 16 dargestellt ist, auf die Fügestelle zweier ungelochter Werkstücke aufgesetzt. Vor dem Aufsetzen des Fügeelements wird zumindest das dem Fügeelement zugewandte Werkstück 12 an der Fügestelle lokal erwärmt. Wenigstens eines der beiden zu verbindenden Werkstücke 12, 14 besteht aus hochfestem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit von mehr als 700 N/mm2, insbesondere mehr als 1.200 N/mm2, und weniger als 2.200 N/mm2. Das Fügeelement 10 besteht aus Stahl und weist ein Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge auf. 20 shows schematically the introduction of a joining element in two unperforated workpieces to connect these two workpieces together. In this case, a flow hole forming connecting element 10 as it is, for example, in 16 is shown, placed on the joint of two unmilled workpieces. Before placing the joining element is at least the joining element facing the workpiece 12 heated locally at the joint. At least one of the two workpieces to be joined 12 . 14 consists of high strength steel sheet with a tensile strength of more than 700 N / mm 2 , in particular more than 1,200 N / mm 2 , and less than 2,200 N / mm 2 . The joining element 10 It is made of steel and has a bainite structure or interstitial structure.

Nach dem Aufsetzen auf die vorgesehene Fügestelle wird das Fügeelement 10 in axialer Richtung auf das Werkstück 12 gedrückt und gleichzeitig in Rotation versetzt. Die gewindelose Spitze des Gewindeelements 10 weist eine polygonale Form mit abgerundeten Ecken auf. Durch den axialen Druck und die gleichzeitige Drehung wird das Werkstück 12 und gleichzeitig auch das darunterliegende Werkstück 14 im Bereich der Fügestelle 16 noch weiter erwärmt, so dass die abgerundete Spitze des Fügeelements 10 in die Werkstücke 12, 14 eindringen kann. Dieser Zustand ist in 20 links dargestellt. Gleichzeitig mit dem Eindringen der gewindelosen Spitze in die Werkstücke 12, 14 wird ein Durchzug erzeugt.After placement on the intended joint, the joining element 10 in the axial direction on the workpiece 12 pressed and simultaneously rotated. The threadless tip of the threaded element 10 has a polygonal shape with rounded corners. The axial pressure and the simultaneous rotation make the workpiece 12 and at the same time the underlying workpiece 14 in the area of the joint 16 even further heated, leaving the rounded tip of the joining element 10 in the workpieces 12 . 14 can penetrate. This condition is in 20 shown on the left. Simultaneously with the penetration of the threadless point into the workpieces 12 . 14 a draft is generated.

Sobald der Gewindeabschnitt des Fügeelements 10 in das Werkstück 12 eindringt, wird der axiale Druck und gegebenenfalls auch die Drehzahl des Fügeelements 10 verringert. Der Gewindeabschnitt des Fügeelements 10 furcht nun ein Gewinde in den zuvor erzeugten Durchzug der Werkstücke 12, 14 ein.Once the threaded portion of the joining element 10 into the workpiece 12 penetrates, the axial pressure and optionally also the speed of the joining element 10 reduced. The threaded portion of the joining element 10 fear now a thread in the previously generated passage of the workpieces 12 . 14 on.

Dieser Zustand ist in 20 als zweiter von links dargestellt. Der Gewindeabschnitt furcht nun, wie beschrieben wurde, ein Gewinde in den Durchzug ein und in der Folge kann das Fügeelement 10 in den gebildeten Durchzug eingeschraubt werden und durchsetzt infolgedessen dann beide Werkstücke 12, 14. Dieser Schritt ist in 20 als dritter von links dargestellt.This condition is in 20 shown second from left. The threaded portion now feared, as described, a thread in the passage and as a result, the joining element 10 be screwed into the passage formed and enforced as a result then both workpieces 12 . 14 , This step is in 20 shown as third from the left.

Das Einschrauben des Fügeelements wird so lange fortgesetzt, bis die Unterseite des Kopfs des Fügeelements 10 auf der Oberseite des oberen Werkstücks 12 aufliegt. Sobald die Unterseite des Kopfs des Fügeelements 10 auf die Oberseite des oberen Werkstücks 12 aufsetzt, wird das Fügeelement 10 noch um einen gewissen Drehwinkel weitergedreht, um das Fügeelement 10 in der gebildeten Gewindebohrung anzuziehen und die beiden Werkstücke 12, 14 zuverlässig aneinander zu sichern. Dieser Schritt ist in 20 als vierter von links dargestellt.The screwing of the joining element is continued until the underside of the head of the joining element 10 on top of the upper workpiece 12 rests. Once the bottom of the head of the joining element 10 on the top of the upper workpiece 12 touches, the joining element 10 still further rotated by a certain angle of rotation to the joining element 10 in the formed threaded hole and tighten the two workpieces 12 . 14 reliable to secure each other. This step is in 20 fourth from the left.

Die 1 bis 3 zeigen verschiedene Verfahrensschritte beim Einbringen des Fügeelements 10 in die aufeinanderliegenden Werkstücke 12, 14. Im Zustand der 1 ist das Fügeelement 10 an der Unterseite einer Schraubeinrichtung 20 angeordnet. Mit der schematisch dargestellten Schraubeinrichtung 20 kann das Fügeelement 10 auf die Fügestelle 16 aufgesetzt und in Drehung versetzt werden. Im Zustand der 1 ist die Spitze des Fügeelements 10 noch von der Fügestelle 16 beabstandet.The 1 to 3 show different steps in the introduction of the joining element 10 in the superimposed workpieces 12 . 14 , In the state of 1 is the joining element 10 at the bottom of a screw device 20 arranged. With the screwing device shown schematically 20 can the joining element 10 on the joint 16 put on and put into rotation. In the state of 1 is the tip of the joining element 10 still from the joint 16 spaced.

Ein erster Niederhalter 22 ist in 1 rechts von der Fügestelle 16 auf das obere Werkstück 12 aufgesetzt und ein zweiter Niederhalter 24 ist links von der Fügestelle 16 auf die Oberseite des Werkstücks 12 aufgesetzt. Mit den Niederhaltern 22, 24 wird das obere Werkstück 12 festgehalten und beispielsweise gegen das untere Werkstück 14 gedrückt. Eine Auflage für das untere Werkstück 14 ist in der schematischen Darstellung der 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.A first hold-down 22 is in 1 right from the joint 16 on the upper workpiece 12 put on and a second hold-down 24 is to the left of the joint 16 on the top of the workpiece 12 placed. With the downers 22 . 24 becomes the upper workpiece 12 held and for example against the lower workpiece 14 pressed. A support for the lower workpiece 14 is in the schematic representation of 1 for the sake of clarity not shown.

Sowohl der erste Niederhalter 22 als auch der zweite Niederhalter 24 weisen an ihrem unteren, auf das Werkstück 12 aufgesetzten Ende jeweils eine Spule 26 bzw. 28 auf. Die beiden Induktionsspulen 26, 28 sind im Zustand der 1 stromdurchflossen und erzeugen dadurch ein Magnetfeld, dessen Feldlinien in 1 schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet sind. Der Stromfluss durch die Induktionsspulen 26, 28 ist so gerichtet, dass sich die Feldlinien von der ersten Spule 26 durch das erste Werkstück 12 hindurch in das zweite Werkstück und dann wieder zurück in das erste Werkstück und zur zweiten Induktionsspule 28 erstrecken. Durch die Induktion wird infolgedessen auch die Fügestelle 16 erwärmt. Der Verlauf der magnetischen Feldlinien 30 ist lediglich zur Verdeutlichung schematisch eingezeichnet. Entscheidend ist, dass mittels der Induktionsspulen 26, 28 die beiden Werkstücke 12, 14 lokal im Bereich der Fügestelle 16 erwärmt werden.Both the first hold down 22 as well as the second hold-down 24 indicate at the bottom, on the workpiece 12 attached end each a coil 26 or. 28 on. The two inductors 26 . 28 are in the state of 1 current flows through and thereby generate a magnetic field whose field lines in 1 shown schematically and with the reference numeral 30 are designated. The current flow through the induction coils 26 . 28 is directed so that the field lines from the first coil 26 through the first workpiece 12 through into the second workpiece and then back into the first workpiece and to the second induction coil 28 extend. As a result of the induction is also the joint 16 heated. The course of the magnetic field lines 30 is shown schematically only for clarity. It is crucial that by means of induction coils 26 . 28 the two workpieces 12 . 14 locally in the area of the joint 16 to be heated.

Alternativ können die beiden Niederhalter 22, 24 auch gemeinsam einen Ring bilden, der die Fügestelle 16 umgibt. An der Unterseite dieses Rings wäre dann lediglich eine einzige Induktionsspule angeordnet. Die magnetischen Feldlinien, die durch diese einzige Induktionsspule erzeugt werden, laufen dann direkt durch die Fügestelle 16 und erwärmen somit ebenfalls die beiden Werkstücke 12, 14 im Bereich der Fügestelle 16.Alternatively, the two downholders 22 . 24 also together form a ring, the joint 16 surrounds. At the bottom of this ring then only a single induction coil would be arranged. The magnetic field lines generated by this single induction coil then pass directly through the joint 16 and thus also heat the two workpieces 12 . 14 in the area of the joint 16 ,

Gemäß einer weiteren Alternative kann die Fügestelle 16 mittels eines Laserlichtstrahls 18 erwärmt werden, der bei der dargestellten Ausführungsform schräg auf die Fügestelle 16 auftrifft. Das Fügeelement 10 wird nicht erhitzt und kann bereits kurz oberhalb der Fügestelle 16 angeordnet werden.According to another alternative, the joint 16 by means of a laser light beam 18 to be heated, which in the illustrated embodiment obliquely on the joint 16 incident. The joining element 10 is not heated and may already be just above the joint 16 to be ordered.

In dem Verfahrensschritt gemäß 1 werden also die beiden Werkstücke 12, 14 im Bereich der Fügestelle 16 erwärmt, was durch das Warnsymbol 32 angedeutet ist.In the method step according to 1 So these are the two workpieces 12 . 14 in the area of the joint 16 warmed by the warning symbol 32 is indicated.

Im nachfolgenden Zustand der 2 ist die Fügestelle 16 erwärmt, wobei der erwärmte Bereich durch Linien 34 angedeutet ist, zwischen denen die Werkstücke 12, 14 erwärmt sind. Dieser Bereich, der die Fügestelle 16 umgibt, weist einen Durchmesser auf, der etwa dem Abstand der beiden Niederhalter 22, 24 entspricht, und eine Erwärmung der Werkstücke 12, 14 in diesem Bereich erfolgt auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 500 °C. Die Erwärmung erfolgt vorteilhafterweise innerhalb lediglich einer Sekunde.In the subsequent state of 2 is the joint 16 heated, the heated area by lines 34 is indicated, between which the workpieces 12 . 14 are heated. This area, the joint 16 surrounds, has a diameter which is about the distance of the two downholders 22 . 24 corresponds, and a heating of the workpieces 12 . 14 This temperature is between 200 ° C and 500 ° C. The heating takes place advantageously within only one second.

Im Zustand der 2 ist das Fügeelement 10 auf die Fügestelle 16 aufgesetzt worden, indem die Schraubeinrichtung 20 nach unten verschoben wurde. Die Niederhalter 22, 24 bleiben in ihrer Position, in der sie auf der Oberseite des oberen Werkstücks 12 aufliegen. Die Induktionsspulen 26, 28 sind nicht mehr stromdurchflossen, so dass auch keine weitere Erwärmung mehr stattfindet.In the state of 2 is the joining element 10 on the joint 16 put on by the screwing 20 was moved down. The hold down 22 . 24 stay in their position in which they are on top of the upper workpiece 12 rest. The induction coils 26 . 28 are no longer current-carrying, so that no further heating takes place.

Ausgehend vom Zustand der 2 wird das Fügeelement 10 nun, wie anhand 20 beschrieben wurde, in die beiden Werkstücke 12, 14 eingebracht, um diese sicher miteinander zu verbinden. Der vollständig eingebrachte Zustand des Fügeelements 10 ist in 3 dargestellt.Starting from the state of 2 becomes the joining element 10 now, as based on 20 described in the two workpieces 12 . 14 introduced to securely connect them together. The fully inserted condition of the joining element 10 is in 3 shown.

Anschließend an den Zustand der 3 werden sowohl die Niederhalter 22, 24 als auch die Schraubeinrichtung 20 abgehoben und ein weiteres Fügeelement 10 kann gesetzt werden.Subsequently to the state of 3 Both the hold down 22 . 24 as well as the screwing device 20 lifted and another joining element 10 can be set.

Die Darstellungen der 4 bis 6 zeigen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.The representations of the 4 to 6 show steps of a method according to the invention according to a further embodiment of the invention.

Gemäß 4 soll ein Fügeelement 40, das lediglich schematisch als Block dargestellt ist, in ein Werkstück 42 eingebracht werden. Das Fügeelement 40 kann beispielsweise als Stanzmutter oder dergleichen ausgebildet sein. Das Fügeelement 40 wird mittels einer Setzeinrichtung 44 eingebracht. Im Zustand der 4 befindet sich das Fügeelement 40 noch oberhalb der vorgesehenen Fügestelle 46. Die Setzeinrichtung weist einen ringförmigen Niederhalter 48 auf, der das Fügeelement 40 umgibt und der im Zustand der 4 sich noch oberhalb in geringem Abstand vom Werkstück 42 befindet. Das Fügeelement 40 besteht aus Stahl und weist ein Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge auf.According to 4 should a joining element 40 , which is shown only schematically as a block, in a workpiece 42 be introduced. The joining element 40 can be formed for example as a punching nut or the like. The joining element 40 is by means of a setting device 44 brought in. In the state of 4 is the joining element 40 still above the intended joint 46 , The setting device has an annular hold-down 48 on, the joining element 40 surrounds and in the state of 4 still above at a small distance from the workpiece 42 located. The joining element 40 It is made of steel and has a bainite structure or interstitial structure.

Um das Werkstück 42 vor dem Einbringen des Fügeelements 40 zu erwärmen, ist eine Einrichtung 50 mit einer Induktionsspule 52 vorgesehen. Die Einrichtung 50 ist ringförmig aufgebaut und die Wicklungen der Spule 52 verlaufen parallel zu der ringförmigen Einrichtung 50. Wird die Induktionsspule 52 von Strom durchflossen, bildet sich ein Magnetfeld 54 aus, das das Werkstück 42 im Bereich der Fügestelle 46 durchsetzt und dieses dadurch erwärmt. Das Magnetfeld 54 ist in 4 lediglich schematisch dargestellt. Die magnetischen Feldlinien laufen durch die Spule 52 hindurch und erwärmen das Werkstück 42 genau im Bereich der Fügestelle 46.To the workpiece 42 before the introduction of the joining element 40 to warm up is a facility 50 with an induction coil 52 intended. The device 50 is ring-shaped and the windings of the coil 52 run parallel to the annular device 50 , Will the induction coil 52 flowed through by electricity, a magnetic field is formed 54 from that the workpiece 42 in the area of the joint 46 interspersed and heated by this. The magnetic field 54 is in 4 only shown schematically. The magnetic field lines pass through the coil 52 through and heat the workpiece 42 exactly in the area of the joint 46 ,

Im darauffolgenden Schritt, der in 5 dargestellt ist, ist die Einrichtung 50 seitlich von der Fügestelle 46 wegbewegt worden und das Fügeelement 40 ist mit seiner Unterseite nun auf die Oberseite des Werkstücks 42 aufgesetzt. Im Bereich der Fügestelle 46 hat sich nun ein erwärmter Bereich 56 ausgebildet, der nur unwesentlich größer ist als die Fügestellte bzw. das Fügeelement 40. Der Niederhalter 48 ist auf die Oberseite des Werkstücks 42 abgesenkt worden.In the following step, the in 5 is shown, is the device 50 laterally from the joint 46 moved away and the joining element 40 is with its bottom now on the top of the workpiece 42 placed. In the area of the joint 46 has now a heated area 56 formed, which is only slightly larger than the Füellte or the joining element 40 , The hold down 48 is on the top of the workpiece 42 been lowered.

Ausgehend von dem Zustand der 5 kann das Fügeelement 40 nun gesetzt werden.Based on the state of 5 can the joining element 40 now be set.

6 zeigt den Zustand nach dem Setzen des Verbindungselements 40. Es ist zu erkennen, dass das Fügeelement 40 nun das Werkstück 42 durchdringt und nun in nicht dargestellter Weise im Werkstück 42 verankert ist. Beim Setzen des Fügeelements 40 hat sich ein Butzen 58 gebildet, der nun nach unten abgeführt wird. Der Niederhalter 48 sitzt noch auf der Oberfläche des Werkstücks 42 auf und die Setzeinrichtung 44 steht noch mit dem Fügeelement 40 in Verbindung. Die Einrichtung zum Erwärmen 50 ist unverändert seitlich der Fügestelle und auch seitlich des Niederhalters 48 angeordnet. Da das Material des Fügeelements 40 eine Bainitstruktur aufweist, genügt die Erwärmung des Werkstücks 42 in dem Bereich 56 auf eine Temperatur zwischen 200° und 500°, um das Fügeelement 40 problemlos in das Werkstück 42 aus hochfestem Stahlblech einbringen zu können. 6 shows the state after setting the connecting element 40 , It can be seen that the joining element 40 now the workpiece 42 penetrates and now in a manner not shown in the workpiece 42 is anchored. When setting the joining element 40 has a slug 58 formed, which is now discharged down. The hold down 48 still sits on the surface of the workpiece 42 on and the setting device 44 still stands with the joining element 40 in connection. The device for heating 50 is unchanged at the side of the joint and also at the side of the blank holder 48 arranged. Because the material of the joining element 40 has a bainite structure, the heating of the workpiece is sufficient 42 in that area 56 to a temperature between 200 ° and 500 °, around the joining element 40 easily into the workpiece 42 made of high-strength sheet steel.

Nachfolgend zum Zustand der 6 werden der Niederhalter 48, die Setzeinrichtung 44 und die Einrichtung 50 abgehoben und ein weiterer Fügevorgang kann beginnen.Below to the state of 6 become the hold-down 48 , the setting device 44 and the device 50 lifted and another joining process can begin.

Die 7 bis 9 zeigen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.The 7 to 9 show steps of a method according to the invention according to a further embodiment of the invention.

Gemäß 7 sollen zwei ungelochte Werkstücke 12, 14 aus hochfestem Stahlblech mittels eines Fügeelements 10, siehe 8, miteinander verbunden werden. Die Werkstücke 12, 14 werden mittels eines Niederhalters 60 aneinander angedrückt und das Fügeelement 10 soll mittels eines Schraubers 62 eingesetzt werden. Der Schrauber 62 weist ein Fügebit 64 auf, das auf die Antriebsausbildung des Fügeelements 10 angepasst ist.According to 7 should be two unperforated workpieces 12 . 14 made of high-strength sheet steel by means of a joining element 10 , please refer 8th to be connected with each other. The workpieces 12 . 14 be by means of a hold-down 60 pressed against each other and the joining element 10 should by means of a screwdriver 62 be used. The screwdriver 62 has a joining bit 64 on that on the drive training of the joining element 10 is adjusted.

Im Zustand der 7 befindet sich noch kein Fügeelement in dem Schrauber 62.In the state of 7 there is still no joining element in the screwdriver 62 ,

Der Schrauber 62 weist eine durchgehende Bohrung auf, die sich auch durch das Fügebit 64 hindurch erstreckt und in der ein stabförmiges Element 66 in und entgegen der Fügerichtung verschiebbar angeordnet ist. Das stabförmige Element 66 kann an seinem unteren Ende erhitzt werden. Im Zustand der 7 wird das stabförmige Element 66 mit seinem unteren Ende auf die vorgesehene Fügestelle 66 aufgesetzt. Das stabförmige Element 68 wird kurz vor oder sofort nach dem Aufsetzen an seinem unteren Ende stark erwärmt und erwärmt dadurch die beiden Werkstücke 12, 14 im Bereich der vorgesehenen Fügestelle 66. Dies ist durch kreisabschnittsförmige Linien 70 angedeutet, die die in die Werkstücke 12, 14 eindringende Wärmeenergie symbolisieren sollen.The screwdriver 62 has a through hole, which is also due to the joining bit 64 extends through and in which a rod-shaped element 66 slidably disposed in and against the joining direction. The rod-shaped element 66 can be heated at its lower end. In the state of 7 becomes the rod-shaped element 66 with its lower end on the intended joint 66 placed. The rod-shaped element 68 is heated shortly before or immediately after touchdown at its lower end and thus heats the two workpieces 12 . 14 in the area of the intended joint 66 , This is by circular section lines 70 indicated in the workpieces 12 . 14 symbolize penetrating heat energy.

Durch das stabförmige Element 68 kann die Fügestelle 66 in einem lokal äußerst begrenzten Bereich erwärmt werden. Wie ausgeführt wurde, weist dieser lokal begrenzte Bereich um die vorgesehen Fügestelle 66 einen Durchmesser von lediglich 7 mm bis 13 mm auf und wird innerhalb etwa 1 s auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 500 °C erwärmt.By the rod-shaped element 68 can the joint 66 be heated in a locally extremely limited area. As has been stated, this localized area has the intended joint 66 a diameter of only 7 mm to 13 mm and is heated to a temperature between 200 ° C and 500 ° C within about 1 s.

Dieser erwärmte Bereich um die Fügestelle 66 ist in 8 schematisch angedeutet.This heated area around the joint 66 is in 8th indicated schematically.

Das stabförmige Element 68 kann beispielsweise auch als Elektrode ausgebildet sein, um einen Stromfluss durch die Fügestelle 66 und dadurch eine Erwärmung der Fügestelle 66 zu bewirken. Das stabförmige Element kann auch als Ultraschallschwinger oder stabförmiger Induktor ausgebildet sein, um die Fügestelle 66 zu erhitzen.The rod-shaped element 68 For example, it can also be designed as an electrode in order to ensure a flow of current through the joint 66 and thereby a heating of the joint 66 to effect. The rod-shaped element can also be designed as an ultrasonic vibrator or rod-shaped inductor, around the joint 66 to heat.

Nach dem Erwärmen des die Fügestelle 66 umgebenden Bereichs wird das stabförmige Element 68 wieder zurückgezogen und dann, siehe 8, wird das Fügeelement 10 in das Fügebit 64 des Schraubers 62 eingesetzt. Das stabförmige Element 68 ist so weit zurückgezogen worden, dass das Fügeelement 10 in das Fügebit 64 eingesetzt werden kann.After heating the joint 66 surrounding area becomes the rod-shaped element 68 pulled back and then, see 8th , becomes the joining element 10 in the joining bit 64 the screwdriver 62 used. The rod-shaped element 68 has been withdrawn so far that the joining element 10 in the joining bit 64 can be used.

Im Zustand der 8 ist die Spitze des Fügeelements 10 bereits auf die Fügestelle 66 aufgesetzt worden und kann dann mittels des Schraubers 62 und wie im Zusammenhang mit 20 erläutert wurde in die beiden Werkstücke 12, 14 eingebracht werden.In the state of 8th is the tip of the joining element 10 already on the joint 66 and then can by means of the screwdriver 62 and how related to 20 was explained in the two workpieces 12 . 14 be introduced.

Der Niederhalter 60 verbleibt unverändert in der Position, in der er die beiden Werkstücke 12, 14 gegeneinanderdrückt.The hold down 60 remains unchanged in the position in which he has the two workpieces 12 . 14 against each other.

Im darauffolgenden Zustand der 9 durchsetzt das Fügeelement 10 die beiden Werkstücke 12, 14 vollständig. Im Bereich der Fügestelle 66 hat sich in den beiden Werkstücken 12, 14 ein Durchzug gebildet, in dem das Fügeelement 10 nun, wie anhand von 20 erläutert wurde, verankert ist.In the subsequent state of 9 passes through the joining element 10 the two workpieces 12 . 14 Completed. In the area of the joint 66 has become in the two workpieces 12 . 14 a passage formed in which the joining element 10 now, as based on 20 is anchored.

Nachfolgend auf den Zustand der 9 können dann der Niederhalter 60 und der Schrauber 62 vom Fügeelement 10 abgehoben werden und ein weiterer Fügevorgang kann beginnen.Following on the state of 9 then can the hold down 60 and the screwdriver 62 from the joining element 10 can be lifted and another joining process can begin.

Die 10 bis 12 zeigen mehrere Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform.The 10 to 12 show several steps of a method according to the invention according to another embodiment.

Ein Fügeelement 40, siehe 11, soll mit einer Setzeinrichtung 44 in ein ungelochtes Werkstück 42 aus hochfestem Stahlblech eingebracht werden. Das Fügeelement 40 ist beispielsweise als Stanzmutter ausgebildet, aus Stahl hergestellt und weist ein Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge auf.A joining element 40 , please refer 11 , intended with a setting device 44 in an unperforated workpiece 42 made of high-strength sheet steel. The joining element 40 For example, is formed as a pierce nut, made of steel and has a bainite or interstitial structure.

Im Zustand der 10 befindet sich das Fügeelement 40 noch nicht in der Setzeinrichtung 44. Eine Einrichtung zum Erwärmen 70 umgibt die Setzeinrichtung 44 radial und ist zwischen der Setzeinrichtung 44 und einem Niederhalter 48 angeordnet. Die Einrichtung zum Erwärmen 70 kann beispielsweise Induktionsspulen aufweisen, um das Werkstück 42 lokal zu erwärmen. Die Einrichtung 70 kann relativ zur Setzeinrichtung 44 in und entgegen der Fügerichtung verschoben werden. Der Niederhalter 48 umgibt die Setzeinrichtung 44 und die Einrichtung 70 in radialer Richtung. Das Werkstück 42 liegt auf einer Basis 72 auf. Die Basis 72 kann ein Gegenhalter, eine Matrize oder eine Stützstruktur für den Fügevorgang sein. In the state of 10 is the joining element 40 not yet in the setting device 44 , A device for heating 70 surrounds the setting device 44 radially and is between the setter 44 and a hold-down 48 arranged. The device for heating 70 For example, it may have induction coils around the workpiece 42 to heat locally. The device 70 can relative to the setting device 44 be moved in and against the joining direction. The hold down 48 surrounds the setting device 44 and the device 70 in the radial direction. The workpiece 42 lies on a base 72 on. The base 72 may be an anvil, a die or a support structure for the joining process.

Im Zustand der 10 ist die Einrichtung 70 zum Erwärmen so weit nach unten abgesenkt worden, dass sie die Oberseite des Werkstücks 42 kontaktiert, falls die Art der Erwärmung oder der Erwärmungsmechanismus dies erforderlich macht. Induktionsspulen in der Einrichtung 70 werden nun mit Strom beaufschlagt, so dass sich das Werkstück 42 durch ein Magnetfeld 74 erwärmt.In the state of 10 is the device 70 lowered so far down for heating that they are the top of the workpiece 42 contacted if the nature of the heating or the heating mechanism requires it. Induction coils in the device 70 are now energized, so that the workpiece 42 through a magnetic field 74 heated.

Im Zustand der 11 wurde nun das Fügeelement 40 in die Setzeinrichtung 44 eingebracht und das Fügeelement 40 liegt mit seiner Unterseite auf der Oberseite des Werkstücks 42 auf. Ein Bereich 76 des Werkstücks 42 wurde erwärmt.In the state of 11 became the joining element 40 in the setting device 44 introduced and the joining element 40 lies with its underside on the top of the workpiece 42 on. An area 76 of the workpiece 42 was heated.

Ausgehend vom Zustand der 11 kann das Fügeelement 40 nun gesetzt werden. Der gesetzte Zustand des Fügeelements 40 ist in 12 dargestellt. Beim Setzen des Fügeelements 40 kann sich ein Butzen 78 ausbilden, der nach unten abgeführt wird.Starting from the state of 11 can the joining element 40 now be set. The set state of the joining element 40 is in 12 shown. When setting the joining element 40 can a slug 78 form, which is discharged down.

Wie anhand der 10 bis 12 zu erkennen ist, kann die Setzeinrichtung 44 in und entgegen der Fügerichtung relativ zur Einrichtung 70 verschoben werden. Dies ermöglicht es, zunächst das Werkstück 42 lokal zu erwärmen und dann die Setzeinrichtung 44 innerhalb der Einrichtung 70 zum Erwärmen zum Setzen des Fügeelements 40 nach unten, in Richtung auf das Werkstück 42, zu verschieben.As based on the 10 to 12 can be seen, the setting device 44 in and against the joining direction relative to the device 70 be moved. This allows, first, the workpiece 42 to heat locally and then the setting device 44 within the facility 70 for heating to set the joining element 40 down, towards the workpiece 42 to move.

Die Darstellungen der 13 bis 18 zeigen verschiedene Fügeelemente, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Einrichtung gesetzt bzw. in Werkstücke aus hochfestem Stahlblech eingebracht werden können.The representations of the 13 to 18 show various joining elements that can be set with the inventive method and the inventive device or introduced into workpieces made of high-strength steel.

13 zeigt eine Einpresschraube 80. 14 zeigt einen Gewindebolzen 82, der mit einem Stanzabschnitt 84 in ein Werkstück auf hochfestem Stahlblech eingebracht wird. 13 shows a Einpresschraube 80 , 14 shows a threaded bolt 82 that with a punching section 84 is introduced into a workpiece on high-strength steel sheet.

15 zeigt eine Stanzmutter 86. 15 shows a punch nut 86 ,

16 zeigt das bereits beschriebene fließlochformende Fügeelement 10. 16 shows the already described flow hole forming joining element 10 ,

17 zeigt einen Stanzniet als Halbhohlstanzniet 88. 17 shows a punch rivet as Halblohlstanzniet 88 ,

18 zeigt einen weiteren Stanzniet als Vollstanzniet 90. 18 shows another punch rivet as a solid punch rivet 90 ,

In 19 ist ein Schliffbild eines Fügeelements mit Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge dargestellt.In 19 is a microsection of a joining element with bainite or Zwischenstufengefüge shown.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010024000 A1 [0002]DE 102010024000 A1 [0002]
  • DE 19630488 C2 [0003]DE 19630488 C2 [0003]

Claims (16)

Verfahren zum Einbringen eines Fügelements in wenigstens ein Werkstück aus hochfestem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit von mehr als 700N/mm2, insbesondere mehr als 1.200N/mm2, und weniger als 2.200 N/mm2, wobei wenigstens das vor dem Einbringen dem Fügelement zugewandte Werkstück vor dem Aufsetzen des Fügelements an der vorgesehenen Fügestelle lokal erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügelement aus einem Material mit Bainitgefüge besteht.Method for introducing a padding element into at least one workpiece made of high-strength sheet steel having a tensile strength of more than 700 N / mm 2 , in particular more than 1200 N / mm 2 , and less than 2200 N / mm 2 , at least facing the padding element prior to insertion Workpiece is heated locally before placing the Fügelements at the intended joint, characterized in that the Fügelement consists of a material with bainite. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken durch Einbringen eines fließlochformenden Fügeelements in die Werkstücke.Method according to Claim 1 characterized by connecting at least two workpieces by introducing a flow hole forming joining element into the workpieces. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Erwärmen der Fügestelle vor dem Aufsetzen des Fügeelements mittels Induktion bewirkt wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the local heating of the joint is effected before the placement of the joining element by means of induction. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Erwärmen der Fügestelle vor dem Aufsetzen des Fügeelements mittels Laser, Ultraschall und/oder resistiv, also mittels Einleiten eines elektrischen Stroms in das Werkstück an der vorgesehenen Fügestelle, bewirkt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the local heating of the joint before placing the joining element by means of laser, ultrasound and / or resistive, ie by introducing an electrical current into the workpiece at the intended joint, is effected. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Aufsetzen einer Einrichtung zum Erwärmen der Fügestelle auf das dem Fügelement zugewandte Werkstück und Wegbewegen der Einrichtung zum Erwärmen von der Fügestelle vor dem Einbringen des Fügeelements.A method according to at least one of the preceding claims, characterized by placing a device for heating the joint to the workpiece facing the Fügelement and moving away the means for heating of the joint before introducing the joining element. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erwärmen des dem Fügeelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle innerhalb einer kreisförmigen Fläche mit einem Durchmesser zwischen 7mm und 13 mm.Method according to at least one of the preceding claims, characterized by heating the workpiece facing the joining element at the intended joint within a circular area with a diameter between 7 mm and 13 mm. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erwärmen des dem Fügeelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle innerhalb von maximal einer Sekunde auf eine Temperatur zwischen 200 Grad Celsius und 500 Grad Celsius.Method according to at least one of the preceding claims, characterized by heating the workpiece facing the joining element at the intended joint within a maximum of one second to a temperature between 200 degrees Celsius and 500 degrees Celsius. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch berührungslose Temperaturmessung der vorgesehen Fügestelle während des Erwärmens und Erzeugen eines Startsignals für das Einbringen des Fügelements nach dem Erreichen einer vordefinierten Temperatur.Method according to at least one of the preceding claims, characterized by non-contact temperature measurement of the intended joint during heating and generating a start signal for the introduction of the pad after reaching a predefined temperature. Vorrichtung zum Einbringen eines Fügeelements in wenigstens ein Werkstück gemäß einem Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Einbringen eines Fügeelements und mit einer Einrichtung zum lokalen Erwärmen wenigstens des vor dem Einbringen dem Fügelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle.Apparatus for introducing a joining element into at least one workpiece according to a method according to at least one of the preceding claims, comprising means for introducing a joining element and means for locally heating at least the workpiece facing the joining element prior to insertion at the intended joint. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum lokalen Erwärmen wenigstens eine Induktionsspule aufweist, die relativ zu der Einrichtung zum Einbringen des Fügelements bewegbar ist.Device after Claim 9 , characterized in that the means for local heating comprises at least one induction coil which is movable relative to the means for introducing the Fügelements. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen senkrecht oder schräg zu einer Fügerichtung des Fügelements bewegbar ist.Device after Claim 9 or 10 , characterized in that the means for heating is movable perpendicular or obliquely to a joining direction of the pad member. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen parallel zu einer Fügerichtung des Fügelements bewegbar ist.Device after Claim 9 or 10 , characterized in that the means for heating is movable parallel to a joining direction of the pad member. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen eine Induktionsspule aufweist, die das Fügelement oder eine Setzeinrichtung für das Fügeelement ringförmig umgibt.Device according to at least one of Claims 9 to 12 , characterized in that the means for heating comprises an induction coil which surrounds the Fügelement or a setting device for the joining element annular. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen ein stabartiges Element, insbesondere eine Induktionsspule oder eine Elektrode, aufweist, die in und entgegen der Fügerichtung durch eine Halterung für das Fügelement in der Einrichtung zum Einbringen des Fügelements hindurchbewegbar ist.Device according to at least one of Claims 9 to 12 , characterized in that the means for heating a rod-like element, in particular an induction coil or an electrode, which in and against the joining direction by a holder for the Fügelement in the means for introducing the Fügelements is hindurchbewegbar. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das stabartige Element durch eine Bohrung in einer Drehantriebs- und Haltemechanismusausbildung für das Fügelement der Einrichtung zum Setzen hindurchbewegt wird.Device after Claim 14 , characterized in that the rod-like element is moved through a bore in a rotary drive and holding mechanism formation for the pad of the device for setting. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen eine Laserlichtquelle oder eine Ultraschallquelle aufweist.Device according to at least one of Claims 9 to 12 , characterized in that the means for heating comprises a laser light source or an ultrasound source.
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