DE4240970A1 - Verfahren zum Fügen von flächig aufeinanderliegenden Blechen, Blechteilen oder Platten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von flächig aufeinanderliegenden Blechen, bei dem die Bleche lokal plastisch so um­ geformt werden, daß eine form- und kraftschlüssige Verbindung entsteht.

Ein typisches Verfahren dieser Gattung ist in der US-A-4,601,0890 offenbart, insbesondere in deren Fig. 8 und 9 bzw. 11 bis 15. Die zu verbindenden Bleche werden in einem durch die Abmessungen der verwendeten Werkzeuge vorgegebenen Bereich aus dem von den Blech­ außenseiten begrenzten Raum quer zu diesen Seiten nach außen durchge­ setzt, und der so entstandene Butzen wird in Richtung quer zu den Blechen unter Druck gesetzt, so daß der Werkstoff seitlich fließt und die so entstandene Verklammerung einen Form- und Kraftschluß bildet. Das so entstandene Verbindungselement ist dadurch gekennzeichnet, daß es auf einer Außenseite der Bleche in Größenordnung einer Blechdicke erhaben übersteht. Diese übliche Erhabenheit (Erhöhung) wird vielfach als Nach­ teil der vorbezeichneten Fügetechnik angesehen, dies sowohl aus optisch/ ästhetischen als auch vor allem aus funktionalen Gründen, Fig. 8, 9 US-A-4,601,0890.

Es ist auch bekannt, die so entstandene Fügestelle nachträg­ lich mehr oder weniger wieder einzuebnen, vgl. EP-A 0 284 902. Diese Druckschrift offenbart auch einige Werkzeuge, die bei diesem Fügever­ fahren verwendbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fügeverfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die Verklammerung der Bleche von vornherein innerhalb des Volumens erfolgt, das von den Blechaußenseiten begrenzt wird.

Gemäß der Erfindung sind zur Lösung dieser Aufgabe die im Patentanspruch 1 genannten Maßnahmen vorgesehen; die von ihm abhängigen Ansprüche definieren Weiterbildungen dieses Konzepts.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend unter Bezugnahme auf diese im einzelnen erläutert. Es sei angemerkt, daß die Zeichnungen nach Schliffbildern von gemäß der Erfindung hergestellten Fügungen jeweils zweier Bleche angefertigt wurden, also den realen Ver­ hältnissen sehr nahe kommen. Alle Zeichnungsfiguren stellen Querschnitte im Bereich der Fügung dar, wobei die Werkzeuge nur schematisch und auch nur in Fig. 1 und 2 angedeutet sind.

Fig. 1 zeigt die erste Phase des Verfahrens bei einer ersten Variante;

Fig. 2 zeigt die zweite Phase dieser Variante;

Fig. 3 zeigt die erste Phase einer zweiten Variante;

Fig. 4 zeigt die zweite Phase dieser Variante;

Fig. 5 zeigt die erste Phase einer dritten Variante;

Fig. 6 zeigt die zweite Phase dieser Variante; und

Fig. 7 zeigt die dritte Phase dieser Variante.

In den Ausführungsbeispielen werden jeweils zwei Bleche 10, 12 gefügt; das Verfahren ist aber nicht auf zwei Bleche beschränkt. Ferner sind die beiden Bleche jeweils mit gleicher Dicke dargestellt, aber auch dies ist nicht zwingend. Schließlich ist jeweils angenommen, daß kreis­ runde Fügungen zu fertigen sind, die Wirkbereiche der Werkzeuge also jeweils einen zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Querschnitt aufwei­ sen: auch dies ist nicht zwingend, und der einzubringende Freiraum 28 braucht nicht einmal in sich geschlossen zu sein, kann also beispiels­ weise aus zwei kurzen, unter Umständen parallel verlaufenden Kanälen bestehen. Auch der Querschnitt des Freiraumes 28 ist nicht zwingend rechteckig, vielmehr kann er auch eine vom Rechteck verschiedene Form annehmen.

Allen Ausführungen gemeinsam ist die geringe Erhabenheit des Verbindungselementes von wenigen Prozent einer Ausgangsblechdicke. Diese Erhabenheit (Erhöhung) ist nicht etwa, wie in den Beispielen gezeigt, zwingend, sie kann bezogen auf beide Blechaußenseiten auch gegen null gehen.

Weiterhin ist allen Ausführungsbeispielen des beschriebenen Verfahrens gemeinsam, daß der Form- und Kraftschluß innerhalb des von den Blechaußenseiten begrenzten Raums (bzw. "in der Blechebene") erzeugt wird.

In Fig. 1 und 2 sind die Werkzeuge angedeutet, nämlich ein Oberwerkzeug 16 und ein Unterwerkzeug 18; diese Bezeichnungen sind ganz willkürlich, denn die Werkzeuge könnten auch ihren Platz tauschen oder beide um irgendeinen Winkelbetrag gedreht werden. Ferner ist in Fig. 1 und 2 vorausgesetzt, daß die Fügung in einer einzigen Arbeitsstation erfolgt, aber auch das ist nicht zwingend; man könnte auch eine Folge­ werkzeuganordnung wählen. Das oben gesagte gilt für alle Ausführungs­ varianten.

In Fig. 1 ist der erste Schritt einer Variante des Verfahrens dargestellt. Dabei wird in der Blechebene ein Freiraum 28 geschaffen. In diesem Stadium des Fügevorgangs ist noch keine haltbare Verbindung her­ gestellt worden. Dies erfolgt erst im 2. Schritt des Verfahrens, der in Fig. 2 dargestellt ist. Dort wird durch einen Stauch- und Breitungsvor­ gang eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Blechen hergestellt. Diese Art der Verbindung innerhalb des von den Blechaußenseiten begrenzten Raumes ("innerhalb der Blechebene") ist erst dadurch möglich, daß der Werkstoff während des Stauchvorganges in den vorher erzeugten Freiraum fließen kann, so daß eine Hinterschneidung 29 und damit der gewünschte Form- und Kraftschluß erfolgt.

In Fig. 1 und 2 ist gezeigt, daß das Fügeelement nach dem kom­ pletten Fügevorgang zu der dem Oberwerkzeug 16 zugewandten Blechaußen­ seite eben ist. Eine weitere Variante zeigen

Fig. 3 und 4, bei der das Fügeelement zu der dem Unterwerkzeug 18 zugewandten Blechaußenseite eben ist.

Wiederum eine weitere Verfahrensvariante ist in Fig. 5 bis 7 wiedergegeben. Hierbei wird der Freiraum 28 über einen Zwischenschritt erzeugt, der im Verschieben von Blechwerkstoff aus dem von den Blech­ außenseiten begrenzten Raum ("aus der Blechebene") heraus besteht. Fig. 5. In den folgenden Schritten entstehen der Freiraum 28 durch ein ent­ gegengesetzt gerichtetes Verschieben des Bereiches 34 in den durch die Blechaußenseiten begrenzten Bereich hinein und daran unmittelbar an­ schließend der Form- und Kraftschluß durch den Stauch- und Breitungsvor­ gang innerhalb des durch die Blechaußenseiten begrenzten Bereichs.

Fig. 7 zeigt eine Variante, bei der das Fügeelement mit keiner der Blechaußenseiten eben ist; dies ist nicht zwingend, es kann, wie bei den voran genannten Varianten auch, Ebenheit mit mindestens einer Blech­ oberseite eingestellt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Fügen flächig aufeinanderliegender Bleche, bei dem die Bleche lokal plastisch so geformt werden, daß eine form- und kraftschlüssige Verbindung entsteht, welches die Schritte umfaßt:

• - in mindestens eines der Bleche wird durch plastische Formung ein Freiraum eingebracht, der die Fügestelle in mindestens einer Rich­ tung nach außen begrenzt und der innerhalb des von den äußeren Blechsei­ ten begrenzten Volumens liegt,
• - die Bleche werden aus dem innerhalb des Freiraums liegenden Volumenbereich heraus unter Bildung des Form- und Kraftschlusses in diesen Freiraum hinein plastisch geformt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein in sich geschlosse­ ner kanalförmiger Freiraum eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem einer oder mehrere nicht miteinander verbundene Freiräume eingebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, bei dem Freiräume beliebi­ ger Geometrie eingebracht werden können.

5. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen, bei dem nach Bilden des Form- und Kraftschlusses die Fügestelle mit einer der äußeren Blechseiten bündig ist, wobei die Erhabenheit auf der jeweils anderen Blechseite lediglich geringfügig ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei dem nach Bilden des Form- und Kraftschlusses die Fügestelle mit den beiden äußeren Blechseiten bündig ist.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei dem das Maß der lediglich geringfügigen Erhabenheit des Fügeelementes auf beide Blech­ außenseiten verteilt wird.

8. Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen, bei dem Werkstoffvolumen aus dem von den Blechaußenseiten begrenzten Raum zu­ nächst verschoben wird, danach ein Teil des verschobenen Werkstoffvolu­ mens zurückgeschoben wird, wodurch der Freiraum wiederum innerhalb des von den Blechaußenseiten begrenzten Raums entsteht, und im Anschluß daran der Stauch- und Breitungsvorgang des zurückverschobenen Werkstoff­ volumens zum Form- und Kraftschluß in dem von den Blechaußenseiten be­ grenzten Raum ("in der Blechebene") führt.