CN109922903A - 在没有预成型孔的情况下将至少一个部件接合到第二部件的方法 - Google Patents

在没有预成型孔的情况下将至少一个部件接合到第二部件的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109922903A
CN109922903A CN201780059239.8A CN201780059239A CN109922903A CN 109922903 A CN109922903 A CN 109922903A CN 201780059239 A CN201780059239 A CN 201780059239A CN 109922903 A CN109922903 A CN 109922903A
Authority
CN
China
Prior art keywords
component
joint element
engagement
auxiliary joint
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780059239.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109922903B (zh
Inventor
格尔森·梅舒特
克里斯蒂安·里斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Newfrey LLC
Original Assignee
Newfrey LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Newfrey LLC filed Critical Newfrey LLC
Publication of CN109922903A publication Critical patent/CN109922903A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109922903B publication Critical patent/CN109922903B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/02Riveting procedures
    • B21J15/025Setting self-piercing rivets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/02Riveting procedures
    • B21J15/04Riveting hollow rivets mechanically
    • B21J15/048Setting self-drilling hollow rivets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/02Riveting procedures
    • B21J15/08Riveting by applying heat, e.g. to the end parts of the rivets to enable heads to be formed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/10Riveting machines
    • B21J15/12Riveting machines with tools or tool parts having a movement additional to the feed movement, e.g. spin
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/18Heating by arc discharge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

在没有预冲孔的情况下将一个部件(1)接合到第二部件(2)的方法,在连接前第一部件及第二部件彼此相对定位,在任何情况下,通过辅助接合元件(7)部分地彼此抵靠,辅助接合元件通过接合装置被接合到彼此相对定位的第一部件和第二部件,辅助接合元件先在接合区域的没有预冲孔的部位中穿透第一部件,在没有预冲孔的情况下连接到第二部件,在通过所述辅助接合元件连接元件前,通过电弧(9)对接合区域内的第一部件局部进行热处理,在接合区域的第一部件上形成一个热影响区(10),使得第一部件的热影响区加热为使得第一部件在热影响区中的强度被降低和/或第一部件在热影响区中被熔化,电弧形成在第一部件(1)作为一方面和设置在接合装置上的电极(3)作为另一方面之间。

Description

在没有预成型孔的情况下将至少一个部件接合到第二部件的 方法
技术领域
本发明涉及一种用于将至少一个部件接合到第二部件的方法,在接合之前,各部件中没有预先形成(例如预先钻好或预先冲好)的一个孔或多个孔。更具体地,本发明涉及一种利用辅助接合元件接合第一部件和第二部件的方法,其中辅助接合元件被接合装置沿着接合轴线朝向第一部件致动,辅助接合元件首先穿过第一部件的接合区域的没有预成型孔的部位,然后到达第二部件的接合区域的没有预成型孔的部位。
背景技术
从现有技术已知的是,在没有预成型孔的情况下,例如通过铆接、电阻焊接、冲压铆合或直接螺接,接合由常规材料(例如普通强度的常规钢)制成的两个部件。然而,没有预成型孔的部件的接合方法限于常规强度的部件,因为这种接合装置的最大力减小,并且它们不能刺穿或穿入任何种类的材料或者接合元件的强度可能不足。
最近,特别是在汽车工业中,随着汽车燃料消耗的经济性以及汽车碰撞期间的乘客安全性的需求增加,高强度材料的使用逐渐增加。
文献DE 10 2016 115 463.6公开了一种用于接合两个部件的方法,其中一个部件由具有非常高刚度的高强度材料制成。目前,这种类型的高强度材料通常用于汽车工程中,以便提供轻质组件,其具有增强的被动安全性和在碰撞测试中的良好性能。典型的材料可以例如是强度约为1,500MPa的22MnB5。DE102016115463.6中公开的接合方法包括:通过在高强度材料和电极之间产生的电弧来制造预成型孔,以及通过引导辅助接合零件穿过预成型孔并将其连接到第二部件来接合两个部件。虽然这种方法是令人满意的,但是预冲孔或预先形成孔的步骤可能是耗时的,并且可能意味着两个部件将在形成孔的步骤和接合部件的步骤之间失去其相对位置的风险。
发明内容
本发明的目的是开发一种不预先形成孔来连接两个部件的接合方法,使得可以在没有预先形成任何孔或预先穿孔的情况下将至少一个高强度材料部件连接到第二部件。
因此,本发明提供一种在没有预成型孔的情况下将至少一个部件(1)接合到第二部件(2)的方法,所述方法包括以下步骤:
a.提供第一部件(1)和第二部件(2),所述第一部件(1)和所述第二部件(2)中的一者至少部分地定位在另一者的顶部上,所述第一部件由高强度材料制成;
b.提供接合装置和辅助接合元件(7);
c.通过所述辅助接合元件(7)将所述第一部件和所述第二部件接合在一起,其中,所述辅助接合元件(7)被所述接合装置沿着接合轴线(4)朝向所述第一部件(1)驱动,所述辅助接合元件(7)先在接合区域的没有预成型孔的部位中穿过所述第一部件(1),然后在接合区域中没有预成型孔的部位到达所述第二部件(2),
其特征在于,在接合之前,以通过电弧(9)对所述接合区域內的所述第一部件(1)进行热处理的方式,使得在所述第一部件(1)的所述接合区域形成一个热影响区(10),以及使得所述第一部件(1)的加热为使得所述第一部件(1)在所述热影响区(10)中的强度被降低的方式,其中,所述电弧(9)形成在所述第一部件(1)作为一方面和设置在所述接合装置上的电极(3)作为另一方面之间。
因此,在第一部件和第二部件之间的连接之前,以在任何情况下在第一部件的接合区域上形成热影响区的方式,经由电弧对第一部件的接合区域的部位进行局部预热处理,电弧形成在第一部件作为一方面和接合装置作为另一方面的电极之间,在热影响区中,第一部件被加热,使得在热影响区中,第一部件的强度降低,和/或第一部件在热影响区熔化。该方法以第一部件和第二部件相对于彼此定位的方式执行。根据本发明的方法可以允许单侧进入。因此,两个或更多个部件的接合不需要在接合的两侧进入。第二部件没有分开。不同的材料可以接合在一起。例如,第一部件可以由钢制成,其中第二部件由铝制成,或者相反。辅助接合元件可以由各种材料制成。
这提供的优点是,由于在热影响或接合区域或范围中选择性地降低由高强度材料制成的第一部件的强度,因此可以引导辅助接合元件穿过第一部件,并且连接到第二部件,而不需要在第一部件中产生预成型孔,并且可选地另外不需要在第二部件中产生预成型孔,和/或不存在不可接受的高接合力。因为作为该方法的内在一部分,特别是预先钻孔或冲孔的工艺步骤得以节省,并且防止了预冲孔的产生和部件的连接之间部件位置的变化,因此简化了接合过程。举例来说,钉子、螺栓、半空心冲头铆钉或流钻螺钉(FDS螺钉)可用作辅助接合元件。
在本发明的范围中,当室温下的强度为至少600MPa时,则指的是高强度材料。
在本发明中所指的电弧可以是转移电弧或非转移电弧(等离子体射流)。
在优选实施例中,电弧围绕接合轴线环形地形成。
在优选实施例中,电弧围绕辅助接合元件的外侧面。例如,辅助接合元件包括圆筒形主体,并且电弧至少部分地包围圆筒形主体。
在优选实施例中,在对第一部件进行热处理期间,经由设置在接合装置上的保护气体喷嘴提供保护气体。保护气体用于产生电子气(electric gas)。保护气体保护(非自耗)电极和/或熔体免受氧化影响。
在优选实施例中,保护气体喷嘴是环形的,和/或包括面向第一部件且与第一部件间隔开的开口。例如,保护气体喷嘴围绕电弧或电极。
在优选实施例中,经由接合冲头沿着接合轴线致动辅助接合元件。如果然后在热影响区中充分软化或熔化第一部件,则经由接合冲头将辅助接合元件引入热影响区。
在优选实施例中,在接合步骤期间,辅助接合元件围绕接合轴线旋转。
在优选实施例中,在接合步骤期间,在接合区域的部位内将模具压靠在所述第二部件上。通过将模具压靠在第二部件上,可以在接合过程中有利地防止第一部件和/或第二部件的变形。在这方面,模具在接合过程中吸收经由接合印模或接合冲头(joining stamp)施加到辅助接合零件上的接合力。
在优选实施例中,模具与所述辅助接合元件同轴布置。
在优选实施例中,电极是一次性电极。例如,电极是环形电极。电极也可以是能够多次重复使用的非自耗电极。
电极可以布置在第一部件上方并且布置在用于连接部件的接合区域上方。辅助接合元件在非自耗电极内输送,并固定在沿着接合轴线方向可调的接合印模或冲头下方。接合印模可以特别地执行平移的直线运动以及可选地另外的旋转运动。在接合过程中,两个运动都可以叠加。
在上部部件(或第一部件)和非自耗性(或一次性)电极之间引发电弧。特别地,提供了在电极部件之间燃烧的等离子弧(等离子体射流)。也可以实现其中第一部件不是电路的一部分的非转移电弧。经由电弧输送到第一部件的热能加热第一部件(和可选的第二部件),使得第一部件的强度(和可选的第二部件的强度)降低。例如,在热影响区中,可以在第一部件上局部地产生熔体。
在优选实施例中,在接合步骤之后,一次性电极由辅助接合元件保持,抵靠第一部件和/或第二部件。
在优选实施例中,辅助接合元件被引导穿过第二部件。作为选择,辅助接合元件可以被引导到第二部件中,但不穿过第二部件。
在优选实施例中,辅助接合元件在第二部件中变形。特别是辅助接合元件相对于接合轴线径向向外弯曲。由于辅助接合元件的成形和弯曲,通过辅助接合元件产生特别是两个部件的无缝连接。
在优选实施例中,热影响区的部位被冷却,并且在辅助接合元件作为一方面与第一部件和/或第二部件作为另一方面之间产生一体接合连接。
在优选实施例中,辅助接合元件的外侧面包括图案,使得在接合步骤期间,在第一部件和/或第二部件的热影响区域的部位中提供夹持,从而在第一部件和第二部件作为一方面与辅助接合元件作为另一方面之间产生摩擦接合连接和/或互锁连接。图案可以是底切(undercut)。例如,辅助接合元件和第一部件通过焊接、焊接缺陷或金属间相以一体结合的方式冶金连接。
在优选实施例中,在接合步骤之前,在第二部件的热影响区中,通过电弧加热所述第二部件,其中,以在第二部件(2)的热影响区的第二部件的强度降低和/或在热影响区的第二部件熔化的方式用第二部件和另一个电极引发电弧。
通过一方面提供与第一部件相关联的电极并且另一方面提供与第二部件相关联的另一电极,可以有利地连接两个高强度部件而无需预先穿孔。为此,两个部件中的每一个在热影响区中被加热,并且由于加热,两个部件的强度局部地降低,或者局部地产生熔体,使得可以用很小的力引导辅助接合元件穿过第一部件,并且可以连接到第二部件。在这方面,可以提供的是,辅助接合元件被引导穿过第二部件,或者被引导到第二部件中,而不必被引导穿过第二部件。
如果除了第一部件的强度降低之外,第二部件也被加热,则第二部件的强度降低,为了引入辅助接合元件而施加的接合力可以进一步减小,结果是,特别是可以加速该过程,或者可以增加周期时间,和/或可以减小接合力。
在优选实施例中,与第一部件相关联的电极和与第二部件相关联的另一电极同轴布置和/或彼此相对布置。
在优选实施例中,一方面的电极和第一部件之间的电弧和另一方面的另一电极和第二部件之间的电弧特别是同时引发或以时间重叠的方式引发。辅助接合元件可以通过接合冲头移动,或者可以在第一电弧和第二电弧被引发和/或熄灭的同时接合到第二部件。
一旦接合冲头使辅助接合元件进入其终止位置(即,可以执行第一部件和第二部件的接合的位置),则接着的是非自耗电极(如果使用了非自耗电极的话)和接合冲头的返回行程。热影响区冷却,並且材料恢复高强度。最终经由辅助接合元件产生第一部件与第二部件的连接。
根据本发明,可以提供的是,第一部件的加热和辅助接合元件的引入在时间上重叠或顺序执行。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从以下参考附图和作为非限制性实例提供的实施例的描述中容易地显现。
在附图中:
图1示出了根据本发明第一实施例的方法的第一步骤,其中布置有第一部件和第二部件,面向第一部件的辅助接合元件由接合装置保持;
图2示出了根据第一实施例的方法的第二步骤,其中在第一部件和电极之间提供电弧;
图3示出了根据第一实施例的方法的第三步骤,其中辅助接合元件穿入第一部件;
图4示出了根据第一实施例的方法的第四步骤,其中接合装置与第一部件和第二部件间隔开,电极保持附接到辅助接合元件;
图5示出了根据本发明第二实施例的方法的第一步骤,其中布置有第一部件和第二部件,并且辅助接合元件由包括电极的接合装置保持;
图6示出了根据第二实施例的方法的第二步骤,其中在第一部件和电极之间提供电弧;
图7示出了根据第二实施例的方法的第三步骤,其中辅助接合元件穿入第一部件;
图8示出了根据第二实施例的方法的第四步骤,其中接合装置与第一部件和第二部件间隔开,第一部件和第二部件之间的接合完成;
图9示出了根据本发明第三实施例的方法的第一步骤,其中辅助接合元件是自冲铆钉,并且提供了模具;
图10示出了第三实施例的第二步骤,其中在第一部件和电极之间提供电弧;
图11示出了第三实施例的第三工艺步骤,其中辅助接合元件穿入第一部件;
图12示出了第三实施例的第四工艺步骤,其中辅助接合元件穿入第二部件并在第二部件中变形;
图13示出了根据本发明第四实施例的方法的第一步骤,其中产生两个电弧;
图14示出了第四实施例的第二步骤,其中模具压在第二部件上;以及
图15示出了第四实施例的第三工艺步骤,其中执行接合;
图16a至图16e示出了根据本发明的接合方法的一个实施例,其中提供了焊缝连接;
图17a至图17e示出了根据本发明的接合方法的另一实施例,其中提供了焊料连接;
图18a至图18c示出了根据本发明的接合方法的另一实施例,其中提供了另一种焊料连接。
具体实施方式
在不同的图中,相同的附图标记表示相同或相似的元件。
图1至图15示出了适于执行用于将第一部件1和第二部件2与辅助接合元件7接合一起的方法的接合装置D,第一部件由高强度材料制成,例如高强度钢或诸如碳纤维增强材料等其他高强度材料。
如图1至图4所示,接合装置D包括设计成用于产生电弧的电极3。接合装置D还包括接合冲头5,接合冲头5适于朝向第一部件1和第二部件2驱动或致动辅助接合元件7,以便进行接合。电极3可以是环形电极3。接合冲头5和电极3都可以与接合轴线4同轴布置。接合装置可以设置有保护气体喷嘴。还可以在接合装置D内设置引导件8以例如沿着接合轴线4引导辅助接合元件7。保护气体喷嘴6和引导件8可以相对于接合轴线4同轴布置。
作为选择,电极3可以布置成相对于接合轴线偏移。更具体地,电极沿着第一端和第二端之间的电极轴线延伸,并且电极轴线和接合轴线形成一个角度,该角度例如在10度和85度之间。电极的第二端布置在接合区域附近,使得电极适于加热第一部件,但不与接合冲头同轴,使得电极不会干扰接合冲头行程。
电极3还可以布置成可绕旋转轴线旋转,旋转轴线与接合轴线正交。例如,电极包括第一区段和第二区段,第一区段和第二区段形成非零角度,使得电极具有弯头(elbow)形状。电极的适于面向第一部件的自由端设置在第二区段上,其中旋转连接设置在第一区段上。第一区段可以与接合轴线适当地同轴布置,例如恰好在辅助接合元件下方,以便对第一部件1进行预热处理,然后电极可以旋转以便避开辅助接合元件和/或接合冲头的行程。当辅助接合元件朝向第一部件1平移时,例如,可以使用致动器来移动电极,或者接合装置可以设置有适于将电极推离接合冲头的行程的主体。
图1至图4示出了根据第一实施例的接合方法的不同步骤。
在第一步骤中,如图1所示,辅助接合元件7固定到接合冲头5。电极3、辅助接合元件7和接合冲头5布置在第一部件1的上方,并且布置在与第一部件1相距非零距离处。第一部件和第二部件没有设置适于接纳辅助接合元件7的任何预成型孔。第一部件1和/或第二部件2例如由高强度钢制成。
为了利用辅助接合元件7进行第一部件1和第二部件2的接合,首先在第一部件1和电极3之间引发电弧9(见图2)。电弧9使在第一部件1上的接合区域中形成热影响区10。换句话说,热影响区10被加热,并且由于加热,部件1的强度降低。例如,形成熔体。特别是在经由保护气体喷嘴6输送的保护气体(未示出)的影响下产生电弧9。保护气体可以保护电极3或热影响区10中的熔体免受氧化影响。
在图3所示的后续步骤中,电极靠着第一部件1放置,辅助接合元件7经由接合冲头5被电极3直线地引导,然后朝向第二部件2按压穿入第一部件1。更具体地,辅助接合元件7例如通过致动器沿着接合轴线7朝向第一部件1和第二部件2移动,并且在穿入第二部件2之前首先穿入第一部件。作为选择,辅助接合元件7可以沿着接合轴线被引导而平移并且围绕所述接合轴线4旋转。如前所述,第一部件1由高强度材料制成。如先前所公开的,第一部件的接合区域在热影响区10的部位中的强度方面被削弱,使得辅助接合元件7可以以相对低的接合力被按压穿入第一部件1。
在该第一实施例中,电极3设计成一次性电极3的形式。一次性电极3首先是接合装置的一部分,然后在通过辅助接合元件7接合第一部件1和第二部件2之后,从接合装置“释放”并由辅助接合元件7保持。
如图4所示,一旦完成接合,电极就靠着第一部件1布置。由于在接合过程中作用的力和温度,在部件1和一次性电极3(和辅助接合元件7)之间形成一体结合连接。
辅助接合元件可以设置有图案。例如,在辅助接合元件7上设置多个外周环形槽11。在连接产生之后(即在接合之后),环形槽11设置在接合区域的部位中。环形槽11完全或在任何情况下部分地被第一部件1和第二部件2的材料填充,从而在接合区域中产生部件1、2的连接和冷却之后,在第一部件1和第二部件2与辅助接合元件7之间形成互锁连接。由于互锁连接,产生了非常好的保持力以及部件1、2的可靠连接。
第一部件1和/或第二部件2与辅助接合元件7之间的互锁连接可以通过第一部件1和第二部件2之间的一体结合连接和/或第一部件1与辅助接合元件7之间的一体结合连接和/或第二部件2与辅助接合元件7之间的一体结合连接而叠加。
由于特别是在热影响区10及其边缘部位中产生一体结合连接,因此部件1、2和辅助接合元件7的连接得到进一步改善,结果是高强度部件1与第二部件2的连接(或接合)是可靠的。因此,不需要预成型孔。
为了促进第二部件2和辅助接合元件7之间的互锁连接,可以在本发明的变型中提供压花环(embossing ring)。压花环在与电极3或辅助接合元件7和接合冲头5相反的一侧压靠在第二部件2上。压花环与第二部件2配合,从而在产生连接时,第二部件2的材料被压花环局部地位移,并且在接合过程之后设置在第二部件2的部位中的环形槽11充满第二部件2的材料。举例来说,压花环可以作为接合装置的可更换部分单独提供或者与模具一起提供。
图5至图8示出了本发明的第二实施例。在该实施例中,以组合运动(沿着或围绕接合轴线4的平移直线运动和旋转运动)的方式输送(或由接合装置致动)辅助接合元件7。电弧9以已知的方式形成在电极3和第一部件1之间,电极3形成为非自耗电极3。电弧9在经由保护气体喷嘴6提供的保护气体的影响下“燃烧”。
辅助接合元件例如是螺钉,例如流钻螺钉(FDS螺钉)。在辅助接合元件7的轴上形成螺纹,其中如图8所示,在螺纹部位中形成辅助接合元件7与高强度第一部件1和第二部件2之间的互锁连接。
在第二实施例中,首先引发电弧9,以便在热影响区10的部位的加热第一部件1。另外,电弧9在接合过程中燃烧。电弧9因此被引发,同时辅助接合元件7例如以组合运动(平移直线运动和旋转运动)的方式沿着接合轴线4被引导,首先穿过第一部件1,然后穿过第二部件2。可选地,可以提供的是,电弧9在接合过程中不被连续引发,而是仅暂时地引发,特别是在接合过程开始时引发。作为选择,可以仅以平移方式引导辅助接合元件7。
接合方法的第三实施例在图9至12中示出。在该第三实施例中,以空心铆钉的方式形成的辅助接合元件7与第一部件1相反侧的模具12(即,模具面向第二部件2)相关联。模具12在第一部件1和第二部件2的接合区域的部位中靠着第二部件2放置。在接合期间,首先在非自耗电极3和第一部件1之间产生电弧,并且如果在第一部件1上形成热影响区10,则辅助接合元件7首先被按压穿过高强度第一部件1,并且经由接合冲头5通过辅助接合元件7朝向第二部件2的进一步运动而连接到第二部件2。
辅助接合元件7变形,从而借助于辅助接合元件7在第一部件1和第二部件2之间形成无缝连接。
在第四实施例中,更准确地说在图13至图15所示的实施例中,除了第一部件1之外,还在第二部件2上形成热影响区10'。第二部件2与另一电极3'相关联,以形成热影响区10',该另一电极环形地围绕模具12。通过于在电极3和第一部件1之间形成的第一电弧9,并且通过于在第二部件2和另一电极3'之间形成的第二电弧9',第一部件1和第二部件2在接合区域中被加热,从而降低部件1、2的强度或形成熔体。然后经由接合冲头5输送辅助接合元件7,并且通过在模具12处特别地成形第二部件2和辅助接合元件7来产生第一部件1和第二部件2之间的连接。电弧9、9'在产生连接期间熄灭。
图16、图17和图18分别示出了根据本发明的接合方法的其它实施例,其中提供其它接合步骤以在部件1、2之间形成焊缝连接或焊料连接。
在图16a至图16e中,辅助接合元件7包括连接到凸缘的轴。如图16a所示,辅助接合元件7是单件式元件。凸缘的面向轴的表面包括环形槽。
如图16b所示,接合区域中的热影响区10被加热,使得该区域变弱。这里不再详细描述这一步骤,并且用于加热热影响区10的方法类似于上面参照图1至图15所述的方法。
如图16c所示,辅助接合元件7的轴穿入热影响区10,并平移和/或围绕接合轴线4旋转,直到它接触第二部件2。第一部件的材料至少部分地填充设置在凸缘中的槽。
然后在辅助接合元件7和第二部件2之间布置电接触,以便在轴和第二部件2之间的接触点处在两个部件之间形成连接或焊接。
图16e示出了利用辅助接合元件7与第一部件1和第二部件2的完全接合。因此,提供了一种电阻焊接接头。因此,通过电阻焊接实现接合。
在图17a至图17e中,方法步骤类似于图16,但辅助接合元件7包括空心轴,在该空心轴中设置有焊接材料M。一旦辅助接合元件7被驱动穿过第一部件1并接触第二部件2(参见图17c),就实现了辅助接合元件7和第二部件2之间的电接触,并且焊接材料M允许部件的焊料连接。
在图18a至图18c中,辅助接合元件7类似于图17a中公开的辅助接合元件,但是去除了提供电连接的步骤。实际上,焊接材料M能够在穿入热影响区10时熔化并接触第二部件2。换句话说,由电弧提供来形成热影响区10的热量足以在部件之间形成焊点。
在图16b、图17b和图18b中,辅助接合元件7可以被引导为沿着接合轴线平移和围绕所述接合轴线旋转,以便更好地穿入第一部件直到接触第二部件。
如前所述,辅助接合元件可以是螺钉、空心铆钉。更具体地,辅助接合元件可以具有适于刺入第一部件和第二部件的轴和适于抵靠第一部件和/或第二部件的表面的凸缘。凸缘具有外表面和面向轴的内表面。涂层可以设置在轴上,并且最终至少部分地设置在凸缘的内表面上,以允许材料更好地穿入。
轴可以设置有非恒定的横截面,使得靠近凸缘的轴的横截面大于其远端横截面。这允许轴平稳地穿入到第一部件中。例如,轴可以具有基本上半球形的形状。
本发明不限于所呈现的示例性实施例。在不脱离本发明的核心的情况下,本领域技术人员将能够提供进一步的方法变型。更具体地,一个实施例中描述的特征可以被提供用于其他实施例。
辅助接合元件7可以具有这样的长度:该长度使得可以使用同一辅助接合元件7将两个可变厚度的部件1、2彼此连接(多部位接合),并且可以将同一第一部件1连接到具有不同厚度的不同第二部件2。
还可以使用辅助接合元件7连接两个以上的部件。这里,可以加热一个外部部件或两个外部部件。
原则上,电弧9、9'也可以在部件的机械连接之前被引发,并且可选地可以另外在辅助接合元件7的插入期间被引发。
还可以提供两个或更多个接合装置并且并行使用这些接合装置,以将第一部件1和第二部件2与两个或更多个辅助接合元件7同时接合。
根据本发明的方法不限于两个或更多个平坦部件的连接。原则上,可以在宽范围内自由选择部件的几何形状。举例来说,异型零件(profiled part)可以连接到片材,或者两个压型零件可以彼此连接。

Claims (15)

1.一种在没有预成型孔的情况下将至少一个部件(1)接合到第二部件(2)的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供第一部件(1)和第二部件(2),所述第一部件(1)和所述第二部件(2)中的一者至少部分地定位在另一者的顶部上,所述第一部件由高强度材料制成;
b)提供接合装置和辅助接合元件(7);
c)通过所述辅助接合元件(7)将所述第一部件和所述第二部件接合在一起,其中,所述辅助接合元件(7)被所述接合装置沿着接合轴线(4)朝向所述第一部件(1)驱动,所述辅助接合元件(7)先在接合区域的没有预成型孔的部位中穿过所述第一部件(1),然后在接合区域中没有预成型孔的部位到达所述第二部件(2),
其特征在于,在所述接合之前,以通过电弧(9)对所述接合区域內的所述第一部件(1)进行热处理的方式,使得在所述第一部件(1)的所述接合区域形成一个热影响区(10),以及使得所述第一部件(1)的加热为使得所述第一部件(1)在所述热影响区(10)中的强度被降低的方式,其中,所述电弧(9)形成在所述第一部件(1)作为一方面和设置在所述接合装置上的电极(3)作为另一方面之间。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一部件(1)的所述热影响区(10)被所述电弧(9)熔化。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述电弧(9)围绕所述接合轴线(4)环形地形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中,所述电弧(9)围绕所述辅助接合元件(7)的外侧面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中,在对所述第一部件进行热处理期间,经由设置在所述接合装置上的保护气体喷嘴(6)提供保护气体,并且其中,所述保护气体喷嘴(6)是环形的,和/或包括面向所述第一部件(1)且与所述第一部件(1)间隔开的开口。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中,经由接合冲头(5)沿着所述接合轴线(4)致动所述辅助接合元件(7)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中,在所述接合步骤期间,所述辅助接合元件(7)围绕所述接合轴线(4)旋转。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中,在所述接合步骤期间,在接合区域的部位内将模具(12)压靠在所述第二部件(2)上,所述模具(12)与所述辅助接合元件(7)同轴布置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中,所述电极(3)是一次性电极(3),并且其中在接合步骤之后,所述一次性电极(3)由所述辅助接合元件(7)保持,抵靠所述第一部件(1)和/或所述第二部件(2)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其中,所述辅助接合元件(7)被引导穿过所述第二部件(2)。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其中,所述辅助接合元件(7)在所述第二部件(2)中变形,并且特别是相对于所述接合轴线(4)径向向外弯曲。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中,所述热影响区(10)的部位被冷却,并且所述辅助接合元件(7)作为一方面与所述第一部件(1)和/或所述第二部件(2)作为另一方面之间产生一体接合连接。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,所述辅助接合元件(7)的外侧面包括图案,使得在所述接合步骤期间,在所述第一部件(1)和/或所述第二部件(2)的所述热影响区域(10)的部位中提供夹持,从而在所述第一部件作为一方面(1)和所述第二部件(2)与所述辅助接合元件(7)作为另一方面之间产生摩擦接合连接和/或互锁连接。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法,其中,在所述接合步骤之前,在所述第二部件(2)的热影响区(10')中,通过电弧(9')加热所述第二部件(2),使得在所述第二部件(2)的所述热影响区(10')中,所述第二部件(2)的强度降低,和/或所述第二部件(2)在所述热影响区(10')中熔化,所述电弧(9')用所述第二部件(2)和另一电极(3')引发。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,与所述第一部件(1)相关联的所述电极(3)和与所述第二部件(2)相关联的所述另一电极(3')同轴布置和/或彼此相对布置。
CN201780059239.8A 2016-09-26 2017-09-26 在没有预成型孔的情况下将至少一个第一部件接合到第二部件的方法 Active CN109922903B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016118109.9A DE102016118109A1 (de) 2016-09-26 2016-09-26 Fügeverfahren zum vorlochfreien Verbinden von wenigstens einem ersten Bauteil mit einem zweiten Bauteil
DE102016118109.9 2016-09-26
PCT/EP2017/074408 WO2018055210A1 (en) 2016-09-26 2017-09-26 Method for joining at least one component to a second component without preformed hole(s)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109922903A true CN109922903A (zh) 2019-06-21
CN109922903B CN109922903B (zh) 2022-05-03

Family

ID=60009608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780059239.8A Active CN109922903B (zh) 2016-09-26 2017-09-26 在没有预成型孔的情况下将至少一个第一部件接合到第二部件的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11426788B2 (zh)
EP (1) EP3515632B1 (zh)
JP (1) JP6907306B2 (zh)
KR (1) KR102397184B1 (zh)
CN (1) CN109922903B (zh)
DE (1) DE102016118109A1 (zh)
WO (1) WO2018055210A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115143177A (zh) * 2022-06-23 2022-10-04 江铃汽车股份有限公司 一种流钻螺钉及其紧固装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018117387A1 (de) 2017-08-03 2019-02-07 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile, Hilfsfügeteil und Zusammenbauteil
EP3437754B1 (en) * 2017-08-03 2023-10-11 Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG A method of joining two components, auxiliary joining part and components assembly
JP6939765B2 (ja) * 2018-12-26 2021-09-22 Jfeスチール株式会社 鋼板と軽金属板とを重ね合わせた板組の接合方法、ならびに、金属板とcfrp板とを重ね合わせた板組の接合方法、および、その接合方法を用いた板組の製造方法
JP7111665B2 (ja) * 2019-08-07 2022-08-02 株式会社神戸製鋼所 異材接合用アークスタッド溶接法
EP4253771A1 (en) 2022-03-30 2023-10-04 Newfrey LLC Fastening element and method for joining at least two components without a pre-formed hole

Citations (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB715259A (en) * 1952-07-01 1954-09-08 Sarazin Et Cie J Improvements in studs or the like for electric arc stud welding
SU99989A1 (ru) * 1954-07-13 1954-11-30 М.С. Кернер Способ электродуговой приварки шпилек и сварки электрозаклепками под флюсом
GB960073A (en) * 1961-10-02 1964-06-10 Edward Dash Stud and method of welding same
US3526746A (en) * 1966-10-06 1970-09-01 Lockheed Aircraft Corp Gas-shielded arc-riveting tool
US4528436A (en) * 1984-03-20 1985-07-09 Westinghouse Electric Corp. High reliability double-chambered shielding system for welding
US5095828A (en) * 1990-12-11 1992-03-17 Environmental Thermal Systems, Corp. Thermal decomposition of waste material
DE19630488A1 (de) * 1996-07-26 1998-01-29 Boellhoff Gmbh Verbindungs Und Verfahren zum Fügen durch Umformen
DE19634417A1 (de) * 1996-08-26 1998-03-12 Ymos Ag Verfahren zur Verbindung dünnwandiger Werkstücke
JPH1190853A (ja) * 1997-06-19 1999-04-06 Emhart Inc 加工片に取り付けられたパンチリベットを外す方法
DE19852809A1 (de) * 1997-11-17 1999-05-20 Univ Dresden Tech Verfahren und Vorrichtung zum thermisch unterstützten mechanischen Fügen
US20040148760A1 (en) * 2003-02-05 2004-08-05 Pei-Chung Wang Method of joining a sheet metal part to a metal tube
US20050161442A1 (en) * 2004-01-22 2005-07-28 Bradley David A. Method of joining plates with weld fastened studs
JP2006007266A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Nissan Motor Co Ltd リベットを用いた接合方法
CN1955497A (zh) * 2005-09-26 2007-05-02 法雷奥热力系统公司 两个由插在两金属片间的树脂层构成的层压板的组装装置
CN101143402A (zh) * 2007-11-08 2008-03-19 上海交通大学 用于胶粘接头修补的螺柱塞焊复合连接方法
DE102008058917A1 (de) * 2008-11-25 2010-05-27 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Fügen von Werkstücken
CN102114567A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 南京理工大学 机器人大直径自动螺柱焊焊枪
CN102126064A (zh) * 2011-03-10 2011-07-20 上海交通大学 基于体积成形钎料的轻金属与裸钢板点焊方法
DE102010006400A1 (de) * 2010-02-01 2011-08-04 Audi Ag, 85057 Verfahren zur Herstellung einer thermisch unterstützten Nagelverbindung
DE102010024000A1 (de) * 2010-06-16 2011-12-22 Ruia Global Fasteners Ag Verfahren und Vorrichtung zum Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen
CN102873441A (zh) * 2012-07-25 2013-01-16 深圳市鸿栢科技实业有限公司 直线电机驱动拉弧螺柱焊枪及其焊接方法
CN203245496U (zh) * 2013-05-10 2013-10-23 佛山市中能锂电股份有限公司 一种焊机
CN103796773A (zh) * 2011-09-20 2014-05-14 阿莱利斯铝业迪弗尔私人有限公司 接合aa7000-系列铝合金片材的方法
CN104023869A (zh) * 2012-03-31 2014-09-03 约翰逊控股公司 用于接合工件层的方法以及连接元件和接合装置
CN104540628A (zh) * 2012-05-31 2015-04-22 伯尔霍夫连接技术有限公司 焊接辅助接合零件和用该零件连接元件的方法
CN104797372A (zh) * 2012-09-25 2015-07-22 伯尔霍夫连接技术有限公司 焊接辅助结合零件和用该零件连接元件的方法
WO2015107350A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-23 Henrob Limited Method of riveting
WO2015106780A1 (de) * 2014-01-18 2015-07-23 Audi Ag Verfahren zum fügen von zumindest zwei zumindest in einer fügezone überlappend angeordneten fügeteilen unter verwendung eines fügelements
US20150290914A1 (en) * 2014-04-10 2015-10-15 Ford Global Technologies, Llc Process For Joining Carbon Fiber Composite Materials Using Self-Piercing Rivets
CN105188986A (zh) * 2013-06-03 2015-12-23 纽弗雷公司 树脂部件的接合装置、接合构造及接合方法
CN105598566A (zh) * 2015-07-31 2016-05-25 伊诺瓦科技有限公司 板材连接方法及汽车车身或底盘
CN105745049A (zh) * 2013-11-22 2016-07-06 纽弗雷公司 接合装置及接合方法
CN105922562A (zh) * 2015-02-28 2016-09-07 通用汽车环球科技运作有限责任公司 通过热熔接合部件的系统和方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6417490B1 (en) 1997-11-17 2002-07-09 Technische Universitaet Dresden Method and device for thermally supporting mechanical joints
JP6009231B2 (ja) * 2012-06-07 2016-10-19 株式会社ダイヘン プラズマ溶接トーチおよびプラズマ溶接装置
US9486957B2 (en) * 2014-03-21 2016-11-08 Ford Global Technologies, Llc Assembly and method of pretreating localized areas of parts for joining
JP2017538427A (ja) * 2014-12-18 2017-12-28 インテグレイテッド ディーエヌエイ テクノロジーズ インコーポレイテッド Crispr系組成物及び使用方法
US9957584B2 (en) * 2015-08-10 2018-05-01 Ford Motor Company Method and system for enhancing rivetability
DE102016115463A1 (de) 2016-08-19 2018-02-22 Ejot Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Verbindung wenigstens zweier Bauteillagen

Patent Citations (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB715259A (en) * 1952-07-01 1954-09-08 Sarazin Et Cie J Improvements in studs or the like for electric arc stud welding
SU99989A1 (ru) * 1954-07-13 1954-11-30 М.С. Кернер Способ электродуговой приварки шпилек и сварки электрозаклепками под флюсом
GB960073A (en) * 1961-10-02 1964-06-10 Edward Dash Stud and method of welding same
US3526746A (en) * 1966-10-06 1970-09-01 Lockheed Aircraft Corp Gas-shielded arc-riveting tool
US4528436A (en) * 1984-03-20 1985-07-09 Westinghouse Electric Corp. High reliability double-chambered shielding system for welding
US5095828A (en) * 1990-12-11 1992-03-17 Environmental Thermal Systems, Corp. Thermal decomposition of waste material
DE19630488A1 (de) * 1996-07-26 1998-01-29 Boellhoff Gmbh Verbindungs Und Verfahren zum Fügen durch Umformen
DE19634417A1 (de) * 1996-08-26 1998-03-12 Ymos Ag Verfahren zur Verbindung dünnwandiger Werkstücke
JPH1190853A (ja) * 1997-06-19 1999-04-06 Emhart Inc 加工片に取り付けられたパンチリベットを外す方法
DE19852809A1 (de) * 1997-11-17 1999-05-20 Univ Dresden Tech Verfahren und Vorrichtung zum thermisch unterstützten mechanischen Fügen
US20040148760A1 (en) * 2003-02-05 2004-08-05 Pei-Chung Wang Method of joining a sheet metal part to a metal tube
US20050161442A1 (en) * 2004-01-22 2005-07-28 Bradley David A. Method of joining plates with weld fastened studs
JP2006007266A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Nissan Motor Co Ltd リベットを用いた接合方法
CN1955497A (zh) * 2005-09-26 2007-05-02 法雷奥热力系统公司 两个由插在两金属片间的树脂层构成的层压板的组装装置
CN101143402A (zh) * 2007-11-08 2008-03-19 上海交通大学 用于胶粘接头修补的螺柱塞焊复合连接方法
DE102008058917A1 (de) * 2008-11-25 2010-05-27 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Fügen von Werkstücken
CN102114567A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 南京理工大学 机器人大直径自动螺柱焊焊枪
DE102010006400A1 (de) * 2010-02-01 2011-08-04 Audi Ag, 85057 Verfahren zur Herstellung einer thermisch unterstützten Nagelverbindung
DE102010024000A1 (de) * 2010-06-16 2011-12-22 Ruia Global Fasteners Ag Verfahren und Vorrichtung zum Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen
CN102126064A (zh) * 2011-03-10 2011-07-20 上海交通大学 基于体积成形钎料的轻金属与裸钢板点焊方法
CN103796773A (zh) * 2011-09-20 2014-05-14 阿莱利斯铝业迪弗尔私人有限公司 接合aa7000-系列铝合金片材的方法
CN104023869A (zh) * 2012-03-31 2014-09-03 约翰逊控股公司 用于接合工件层的方法以及连接元件和接合装置
CN104540628A (zh) * 2012-05-31 2015-04-22 伯尔霍夫连接技术有限公司 焊接辅助接合零件和用该零件连接元件的方法
US20150144602A1 (en) * 2012-05-31 2015-05-28 Böllhoff Verbindungstechnik GmbH Welding auxiliary joining part with a plastically deformable tip region; method for connecting components with this welding auxiliary joining part
CN102873441A (zh) * 2012-07-25 2013-01-16 深圳市鸿栢科技实业有限公司 直线电机驱动拉弧螺柱焊枪及其焊接方法
CN104797372A (zh) * 2012-09-25 2015-07-22 伯尔霍夫连接技术有限公司 焊接辅助结合零件和用该零件连接元件的方法
CN203245496U (zh) * 2013-05-10 2013-10-23 佛山市中能锂电股份有限公司 一种焊机
CN105188986A (zh) * 2013-06-03 2015-12-23 纽弗雷公司 树脂部件的接合装置、接合构造及接合方法
CN105745049A (zh) * 2013-11-22 2016-07-06 纽弗雷公司 接合装置及接合方法
WO2015107350A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-23 Henrob Limited Method of riveting
WO2015106780A1 (de) * 2014-01-18 2015-07-23 Audi Ag Verfahren zum fügen von zumindest zwei zumindest in einer fügezone überlappend angeordneten fügeteilen unter verwendung eines fügelements
US20150290914A1 (en) * 2014-04-10 2015-10-15 Ford Global Technologies, Llc Process For Joining Carbon Fiber Composite Materials Using Self-Piercing Rivets
CN105922562A (zh) * 2015-02-28 2016-09-07 通用汽车环球科技运作有限责任公司 通过热熔接合部件的系统和方法
CN105598566A (zh) * 2015-07-31 2016-05-25 伊诺瓦科技有限公司 板材连接方法及汽车车身或底盘

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115143177A (zh) * 2022-06-23 2022-10-04 江铃汽车股份有限公司 一种流钻螺钉及其紧固装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018055210A1 (en) 2018-03-29
US11426788B2 (en) 2022-08-30
CN109922903B (zh) 2022-05-03
KR102397184B1 (ko) 2022-05-12
JP2019530580A (ja) 2019-10-24
EP3515632A1 (en) 2019-07-31
KR20190053935A (ko) 2019-05-20
US20190217374A1 (en) 2019-07-18
DE102016118109A1 (de) 2018-03-29
EP3515632B1 (en) 2022-06-15
JP6907306B2 (ja) 2021-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109922903A (zh) 在没有预成型孔的情况下将至少一个部件接合到第二部件的方法
JP5258304B2 (ja) 塑性変形ボルトを使用して少なくとも1つの部品を基本部品に取り外し不能に固定するための方法
US11673206B2 (en) Welding auxiliary joining part and method for connecting components by way of said welding auxiliary joining part
CN108838494B (zh) 用于接合同种和异种材料的电阻焊接紧固件、设备和方法
US8250728B2 (en) Method of joining with self-piercing rivet and assembly
US6417490B1 (en) Method and device for thermally supporting mechanical joints
US8087149B2 (en) Self-piercing rivet and method of joining with bonded riveted joints
CN104023869B (zh) 用于接合工件层的方法以及连接元件和接合装置
CN103600016B (zh) 超高强度钢板之间或与铝合金板的铆接方法
GB2524654A (en) Method for connecting at least two components by the punch riveting method, device for carrying out the method, production apparatus and use of the method
WO2014126172A1 (ja) レーザー溶接方法、レーザー溶接装置、および溶接部材
US9919378B2 (en) Welding tool comprising a shoulder, welding method and workpiece
KR20180077492A (ko) 레이저 국부 연화 열처리를 통한 초고장력강과 비강철소재의 접합방법
JP2007014979A (ja) 成形部品の製造方法と装置
JP4868226B2 (ja) 異種金属の接合方法
CN106660179B (zh) 焊接辅助接合件及其连接、制造方法,模具及其制造方法
JP6431329B2 (ja) 異材接合用ピアスメタル及び異材接合方法
US20220055696A1 (en) Joint structure, joining method, and vehicle member
KR20180095295A (ko) 리벳을 이용한 접합방법, 리벳 및 리벳을 이용한 접합 장치
KR20180040176A (ko) 이종부재 접합방법
US20100219167A1 (en) Method and device for the marginal connection of sheet metals using a connecting device for laser optics
US20100213797A1 (en) Method for connecting parts of a multiple-part rotor carrier, and rotor carrier of an electrical machine
KR102431812B1 (ko) 저항요소 용접용 리벳 결합장치
JP2018099713A (ja) 金属部材と樹脂部材の接合方法
WO2021246036A1 (ja) 接合物品の製造方法及び製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant