DE10028465B4

DE10028465B4 - Verfahren zur nicht verschweißten Verbindung von zwei metallischen Teilen, Geräteausstattung zur Durchführung des Verfahrens sowie durch das Verfahren hergestelltes Element

Info

Publication number: DE10028465B4
Application number: DE2000128465
Authority: DE
Inventors: Marc Jourdain; Dominique Garconnet
Original assignee: GARCONNET FRERES; Garconnet Freres Ets
Current assignee: GARCONNET FRERES; Garconnet Freres Ets
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: FR2794820A1; DE10028465A1; FR2794820B1; JP2001018022A

Abstract

Verfahren zur nicht geschweißten Verbindung von zwei metallischen Teilen, deren eines ein behandeltes Teil ist, wonach das behandelte Teil mit einem Aufnahmeteil verbunden wird, wobei
– die beiden Teile (1, 2) zumindest in ihrer Verbindungszone eine ebene Form aufweisen,
– das behandelte Teil (2) zumindest mit einem Teil seiner Oberfläche in einen in dem Aufnahmeteil (1) hergestellten Ausschnitt von entsprechender Form angeordnet wird,
dadurch gekennzeichnet,
– daß das Aufnahmeteil (1) in einer Matrize oder einem Gesenk (4) angeordnet wird,
– daß das behandelte Teil (2) an der für seine Verbindung vorgesehenen Stelle auf dem Aufnahmeteil (1) positioniert wird,
– daß das Aufnahmeteil (1) mittels des behandelten Teils (2) gestanzt wird, wobei der Hub des Stempels oder des Stößelgesenk begrenzt wird, um das behandelte Teil (2) in dem Aufnahmeteil (1) versenkt zu lassen,
– daß der Rand des einen der beiden Teile zumindest in...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur nicht verschweißten Verbindung von zwei metallischen Teilen, deren eines ein behandeltes Teil ist, gemäß welchem das behandelte Teil mit einem Aufnahmeteil verbunden wird und die beiden Teile zumindest in ihrer Verbindungszone eine ebene Form haben, wobei das behandelte Teil zumindest mit einem Abschnitt seiner Oberfläche in einem entsprechenden Formenausschnitt angeordnet wird, der in dem Aufnahmeteil gebildet wird.
Der Begriff »behandeltes Teil« bedeutet bei vorliegender Erfindung, daß dieses Teil über eine größere Festigkeit als das Aufnahmeteil verfügt. Dieser Unterschied in der Festigkeit läßt sich durch eine Wärmebehandlung oder eine Kalthärtung erreichen oder aber durch die Beschaffenheit des für dieses Teil verwendeten Werkstoffs.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung bzw. die Geräteausstattung zur Herstellung einer solchen Verbindung und das solchermaßen hergestellte Verbundelement.
Aus dem Stand der Technik ist gemäß der DE 28 41 937 A1 ein Verfahren zum Verbinden zweier Teile unterschiedlicher Stärke durch Nieten bekannt, wobei mindestens das Teil größerer Stärke aus plastisch verformbarem Material, wie beispielsweise Kupfer, besteht. Dabei werden beide Teile an der Verbindungsstelle mit dem schwächeren Teil auf eine Lochmatrize gelegt und dann das stärkere Teil durch einen auf die Lochmatrize gerichteten Stanzstempel mit einem ersten Hub derart eingedrückt, dass das schwächere Teil gelocht und das Material des stärkeren Teils so weit durchgedrückt wird, dass es durch das Stanzloch hindurch am schwächeren Teil übersteht. Das überstehende Material wird in einem zweiten Hub des Stanzstempels gegen einen Festanschlag derart plastisch verformt, dass es über die Lochränder des schwächeren Teils greifend einen Nietkopf bildet.
Die Verbindung von zwei metallischen Teilen gemäß dem Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist bekannt. Eine solche Verbindung von Teilen ist zum Beispiel erforderlich, wenn die beiden Teile unterschiedlich geformt oder behandelt sind. Zum Beispiel ist das eine der beiden Teile derart behandelt, daß es äußerst widerstandsfähig ist, wohingegen das andere Teil in seiner Funktion als Stütz- bzw. Trägerteil keiner Behandlung bedarf, da es nicht den gleichen Einsatzbedingungen ausgesetzt ist.
Die gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren miteinander verbundenen Teile haben jedoch den Nachteil eines Spiels, das unter bestimmten Umständen keine korrekte Funktion erlaubt, zum Beispiel in dem Fall, in dem das behandelte, mit dem Aufnahmeteil zusammengesetzte Teil als Nocken oder als Zahnrad arbeiten muß hat.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile. Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren der vorgenannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist,

– daß das Aufnahmeteil in einer Matrize oder einem Gesenk angeordnet wird,
– daß das behandelte Teil an der für seine Verbindung vorgesehenen Stelle auf dem Aufnahmeteil positioniert wird,
– daß das Aufnahmeteil mittels des behandelten Teils gestanzt wird, wobei der (Relativ-)Hub des Stempels bzw. des Stößelgesenks begrenzt wird, um das behandelte Teil in dem Aufnahmeteil versenkt zu lassen,
– daß zumindest ein Teil der Verbindungslinie zwischen den beiden Teilen an den beiden Verbindungsflächen gesenkgeformt bzw. gesenkgeschmiedet wird.

Da das behandelte Teil das den Schnitt in dem Aufnahmeteil ausführende Werkzeug des Stempels bildet, ist die Formanpassung zwischen den beiden Teilen perfekt, und die Verbindung zwischen den beiden Teilen wird durch zumindest teilweises Gesenkschmieden der Verbindungslinie zwischen den beiden Teilen vervollständigt.

Gemäß einem besonders interessanten Merkmal hat das behandelte und angesetzte Teil eine Dicke, die zumindest gleich ist wie und vorzugsweise größer als jene des Aufnahmeteils, zumindest in Höhe der Verbindungslinie und der Gesenkschmiedung auf beiden Seiten des behandelten Teils entlang der Verbindungslinie. Dies ermöglicht einen festen Halt des angesetzten Teils, zumal dieses härter ist als das Aufnahmeteil.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Anwendung bei jeglichen Arten von metallischen Teilen, die zur Vermeidung einer relativen Verformung der Teile oder einer Veränderung der Charakteristik eines Teils, insbesondere des behandelten Teils, nicht miteinander verschweißt werden dürfen. Dieses Verfahren hat auch den Vorteil, daß es eine Verbindung ermöglicht, die mit einer Schweißverbindung gleichwertig ist, jedoch einfacher in der Durchführung, weniger teuer und ohne Einfluß auf die Struktur der Teile, was insbesondere für die Massenherstellung von Teilen von Bedeutung ist.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Presse mit:

– einer Matrize oder einem Gesenk und einem Stempel oder einem Stößelgesenk zum Versenken des behandelten Teils in dem Aufnahmeteil,
– einem Doppelgesenkschmiedewerkzeug zum Quetschen des Randes des behandelten Teils, sobald dieses in das Aufnahmeteil integriert ist.

Vorzugsweise hat das Gesenk eine Öffnung, die geringfügig größer bemessen ist als jene des aufgesetzten Teils, welches das Stanzwerkzeug bildet.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
1 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäß verbundenes Teil;
2A, 2B, 2C drei Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbindung der beiden Teile;
3 eine schematische Schnittansicht des gemäß dem Verfahren der 2A–2C verbundenen Teils;
4 eine vergrößerte Darstellung des durch einen Kreis IV markierten Bereichs von 3.
Gemäß 1 betrifft die Erfindung ein Verfahren zur nicht geschweißten Verbindung von zwei metallischen Teilen, nämlich einem Aufnahmeteil 1 und einem aufgesetzten Teil 2, wobei letzteres im allgemeinen ein behandeltes, beispielsweise gehärtetes Teil ist, das mit seinem Abschnitt 21 an dem Teil 1 befestigt wird. Sein Abschnitt 22 bildet zum Beispiel den aktiven Abschnitt oder Abnutzungsbereich, der mit nicht dargestellten anderen Teilen zusammenwirkt.
Das Aufnahmeteil 1 und das aufgesetzte Teil 2 haben zumindest in Höhe ihrer Verbindungslinie 3 eine ebene oder plattenartige Form. Die Verbindung der beiden Teile erfolgt in einer Vorrichtung, die eine Presse mit einem Gesenk und einem Stempel oder zwei Gesenke umfaßt. Lediglich diese Werkzeugausrüstung ohne die Presse ist in den 2A–2C, die schematisch die drei wesentlichen Verfahrensschritte zeigen, dargestellt.
Gemäß den 2A–2C wird zur Verbindung der Teile 1 und 2 das Aufnahmeteil 1 in einem Gesenk 4 angeordnet, das mit einer der Form der Verbindungslinie 3 oder der Kontur des Abschnitts 21 des Teils 2 entsprechenden Öffnung 41 versehen ist. (Die 2A–2C zeigen die Teile 1, 2 in einem Schnitt im wesentlichen entlang der Linie II-II von 1). Das Teil 1 wird präzise in dem Hohlraum 42 des Gesenks 4 angeordnet. Auf dem Aufnahmeteil 1 wird das behandelte Teil 2 positioniert. Diese Positionierung, die zur exakten Plazierung in bezug auf das Aufnahmeteil eine Referenzmethode oder ein Setzen auf einen Vergleichspunkt erfordert, ist durch Positionierungselemente 51, 52 schematisiert. Über diesen Elementen befindet sich ein Abstreifer 6. Mit Hilfe eines Stempels 7 wird das behandelte Teil 2 – in dem dargestellten Beispiel im wesentlichen senkrecht zu seiner ebenen Form – mit Druck beaufschlagt, damit das Teil 2 das Teil 1 entlang seiner Kontur 21 ausstanzt. Die Bewegung des Stempels 7 dauert an, bis das das Stanzwerkzeug bildende Teil 2 in den Ausschnitt, den es in dem Teil 1 hergestellt hat, hineingetrieben ist. Der Zuschnitt 11 wird durch die Öffnung 41 hindurch aus dem Gesenk 4 ausgetrieben.
Das Hineintreiben oder Einbinden des Teils 2 in das Teil 1 erfolgt derart, daß das Teil 2 bezogen auf die Dicke des Aufnahmeteils 1 symmetrisch angeordnet wird, zumindest in Höhe der Verbindungslinie 3 (entsprechend der Kontur 21 des Teils 2).
Nach diesem Stanzen und diesem Einbinden sind die Teile 1 und 2 fest miteinander verbunden (2B).
Im Zuge eines dritten Verfahrensschrittes (2C) wird der Rand der Teile 1/2 an der Oberseite und an der Unterseite mit einem Doppelgesenkschmiedewerkzeug 81, 82 gesenkgeschmiedet. In dem dargestellten Beispiel quetscht dieses Doppelwerkzeug 81, 82 den Rand des Teils 2 in Höhe der Verbindungslinie 3. Durch diese Gesenkschmiedung wird Material von dem Teil 2 über den Rand des Teils 1 hinaus verdrängt und die Verblockung der beiden Teile 1, 2 miteinander vervollständigt.
Die für die vorstehend beschriebenen Vorgänge verwendeten Arbeitsstationen sind gleichartig, und ihre Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern, auch wenn sie in der Realität verschieden sind. Der einzige wesentliche Unterschied liegt in dem Gesenkschmiedewerkzeug 81, 82 mit seinen vorzugsweise entlang der Verbindungslinie 3 kontinuierlichen, erhabenen Abschnitten 810, 820.
3 zeigt das durch das Verfahren hergestellte Teil.
Gemäß 4, die eine vergrößerte Darstellung des Details IV von 3 ist, erfährt das Teil 2, dessen Dicke (E) größer ist als die Dicke (e) des Teils 1, nach seiner Eingliederung (Verbindungslinie 3) durch Gesenkschmiedung mit Hilfe der Werkzeuge 81, 82 entlang seiner der Verbindungskante entsprechenden Kante eine Verformung 23, 24, die bewirkt, daß in Höhe der Verbindungslinie Material 230, 240 über die Kontur 21 des Teils 2 und die Kontur des Teils 1 hinaus verdrängt wird. Die Verbindung wird auf diese Weise fixiert.
Die die Gesenkschmiedung ausführenden erhabenen Abschnitte 810, 820 des Werkzeugs 81, 82 folgen dem Rand des Teils 2 in Höhe der Verbindungslinie 3, d.h. nur an dem Abschnitt 21 (1), nicht aber an dem Abschnitt 22.

Claims

Verfahren zur nicht geschweißten Verbindung von zwei metallischen Teilen, deren eines ein behandeltes Teil ist, wonach das behandelte Teil mit einem Aufnahmeteil verbunden wird, wobei – die beiden Teile (1, 2) zumindest in ihrer Verbindungszone eine ebene Form aufweisen, – das behandelte Teil (2) zumindest mit einem Teil seiner Oberfläche in einen in dem Aufnahmeteil (1) hergestellten Ausschnitt von entsprechender Form angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, – daß das Aufnahmeteil (1) in einer Matrize oder einem Gesenk (4) angeordnet wird, – daß das behandelte Teil (2) an der für seine Verbindung vorgesehenen Stelle auf dem Aufnahmeteil (1) positioniert wird, – daß das Aufnahmeteil (1) mittels des behandelten Teils (2) gestanzt wird, wobei der Hub des Stempels oder des Stößelgesenk begrenzt wird, um das behandelte Teil (2) in dem Aufnahmeteil (1) versenkt zu lassen, – daß der Rand des einen der beiden Teile zumindest in einem Abschnitt der Verbindungslinie (3) zwischen den beiden Teilen (1, 2) an den beiden Verbindungsflächen gesenkgeschmiedet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – daß zumindest in Höhe der Verbindungslinie (3) das behandelte Teil (2) eine Dicke (E) hat, die größer oder gleich der Dicke (e) des Aufnahmeteils (1) ist, – daß das behandelte Teil (2) an seinen beiden Flächen entlang der Verbindungslinie (23, 230, 24, 240) gesenkgeschmiedet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Teil (2) bezogen auf die Kontur des Aufnahmeteils hervorsteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgesetzte Teil (2) mit seiner gesamten Kontur in das Aufnahmeteil (1) integriert wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Presse umfaßt mit – einem Gesenk (4) und einem Stempel (7) zum Eintreiben des behandelten Teils (2) in das Aufnahmeteil (1), – einem Doppelgesenkschmiedewerkzeug (81, 82) zum Quetschen des Randes des behandelten Teils (2), sobald dieses in das Aufnahmeteil (1) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesenk (4) eine Öffnung (41) hat, deren Abmessungen geringfügig größer sind als jene des das Stanzwerkzeug bildenden aufgesetzten Teils (2).
Element, erhalten durch die nicht verschweißte Verbindung von zumindest zwei Teilen (1, 2) zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile zumindest in Höhe der gemeinsamen Verbindungslinie (3) eben sind.