DE102013225048A1

DE102013225048A1 - Bolt element and welding method for connecting this bolt element with a workpiece

Info

Publication number: DE102013225048A1
Application number: DE102013225048.7A
Authority: DE
Inventors: Hermann Krippl; Tuba Baskaya
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-11
Also published as: WO2015082177A1; EP3077147A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bolzenelement und insbesondere ein Schweißbolzenelement, welches geeignet ist unter Verwendung eines Schweißverfahrens mit einem Werkstück verbunden zu werden, wobei eine Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes des Bolzenelementes wenigstens einen inneren Vorsprung und wenigstens einen äußeren Vorsprung aufweist, welche sich von der Schweißoberfläche weg erstrecken, wobei der äußere Vorsprung umlaufend um den inneren Vorsprung angeordnet ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Schweißverfahren und insbesondere ein Lichtbogenbolzenschweißverfahren zum Verbinden des vorgenannten Bolzenelementes mit einem Werkstück.The present invention relates to a bolt member, and more particularly, to a welding bolt member adapted to be connected to a workpiece using a welding method, wherein a welding surface of the bolt member head of the bolt member has at least one inner projection and at least one outer projection extending away from the welding surface wherein the outer projection is circumferentially disposed about the inner projection. Furthermore, the present invention relates to a welding method, and more particularly to an arc stud welding method for connecting the aforementioned stud member to a workpiece.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bolzenelement, insbesondere ein Schweißbolzenelement, welches geeignet ist unter Verwendung eines Schweißverfahrens mit einem Werkstück verbunden zu werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Schweißverfahren, insbesondere ein Lichtbogenbolzenschweißverfahren, zum Verbinden eines entsprechenden Bolzenelementes mit einem Werkstück.The present invention relates to a bolt element, in particular a welding bolt element, which is suitable for being connected to a workpiece using a welding method. Furthermore, the invention relates to a welding method, in particular an arc stud welding method, for connecting a corresponding bolt element with a workpiece.

Das grundlegend bekannte Lichtbogenbolzenschweißverfahren bzw. Bolzenschweißverfahren gehört zu den Lichtbogenpressschweißverfahren und dient zur dauerhaften Verbindung eines bolzenförmigen Elementes, wie beispielsweise eines Gewindebolzens, eines Stiftes, einer Buchse, eines Hacken oder einer Öse mit einem entsprechenden größeren Bauteil, wie beispielsweise einem Karosserieblech, einem Gehäuse oder einem Werkstück oder Vergleichbarem. Bei der Verwendung eines Lichtbogenbolzenschweißverfahrens wird zwischen einer Stirnfläche eines Bolzens und dem Werkstück ein Lichtbogen gezündet, wodurch beide Teile lokal angeschmolzen und anschließend unter Anwendung eines entsprechend geringen Anpressdruckes gefügt werden. Lichtbogenbolzenschweißverfahren können unter anderem in Hubzündungsbolzenschweißverfahren oder Spitzenzündungsbolzenschweißverfahren unterschieden werden, wobei beim Hubzündungsbolzenschweißverfahren der Lichtbogen durch anheben des Bolzens vom Bauteil unter Stromfluss erzeugt wird. Dagegen wird beim Spitzenzündungsbolzenschweißverfahren der Lichtbogen an einer Spitze des Bolzens gezündet, wobei diese Zündspitze explosionsartig abschmilzt und zu einem geringen Teil verdampft. Die Induktionsspannung, welche dementsprechend durch das Öffnen des Stromkreises entsteht, zündet folglich den Lichtbogen, der dann die gesamte Bolzenstirnfläche erfasst. Bei der Verbindung des Bolzens bzw. des Bolzenelementes mit der Werkstückoberfläche ist dabei zu beachten, dass so wenig Schweißspritzer wie möglich beim Schweißvorgang entstehen, welche die Werkstückoberfläche nachhaltig beschädigen könnten, insbesondere wenn beispielsweise eine Nachbearbeitung dieser Werkstückoberfläche nicht vorgesehen ist. Des Weiteren wird auch bei der Verwendung des Lichtbogenbolzenschweißverfahrens ein Verschweißen des Bolzenelementes mit der Werkstückoberfläche mit einer geringen Lunkerbildung innerhalb der Schweißschicht bzw. der Schweißnaht angestrebt, um eine stabile und dauerhafte Verbindung des Bolzenelementes mit dem Werkstück und insbesondere dessen Oberfläche zu ermöglichen. Jedoch können schon bereits bei der Zündung des Lichtbogens sowie bei dessen ungleichmäßiger Ausbreitung über die Oberfläche des Bolzens und insbesondere dessen Stirnfläche, welche später mit der Werkstückoberfläche verbunden wird, starke Schweißspritzer entstehen. Zudem ist es denkbar, dass sich der Lichtbogen derart ungleichmäßig über die Bolzenstirnfläche ausbreitet, dass das Material dieser Bolzenstirnfläche ungleichmäßig beim Verpress- bzw. Fügevorgang des Bolzens mit dem Werkstück auf- bzw. angeschmolzen wird, wodurch wiederum eine ungleichmäßige stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Bereichen des Bolzens und des Werkstückes aufgrund unterschiedlicher Materialaufschmelzung in den unterschiedlichen Bereichen entsteht.The fundamentally well-known arc stud welding method belongs to the arc pressure welding method and is used for permanent connection of a bolt-shaped element, such as a threaded bolt, a pin, a socket, a hoes or an eye with a corresponding larger component, such as a body panel, a housing or a workpiece or similar. When using an arc stud welding method, an arc is ignited between an end face of a bolt and the workpiece, whereby both parts are locally melted and then joined using a correspondingly low contact pressure. Arc stud welding methods can be distinguished, inter alia, in stud firing methods or tip stud welding methods, wherein in the stud firing method the arc is generated by raising the stud from the component under current flow. In contrast, the arc is fired at a tip of the bolt in the tip ignition bolt welding method, this firing tip explodes explosively and evaporates to a small extent. The induction voltage, which accordingly arises from the opening of the circuit, thus ignites the arc, which then detects the entire pin face. When connecting the bolt or the bolt element with the workpiece surface is to be noted that as little spatter as possible during the welding process, which could permanently damage the workpiece surface, especially if, for example, a post-processing of this workpiece surface is not provided. Furthermore, when using the arc stud welding method, it is also desired to weld the stud element to the workpiece surface with a small voids formation within the weld layer or the weld in order to allow a stable and permanent connection of the stud element with the workpiece and in particular its surface. However, even at the ignition of the arc and its uneven spreading over the surface of the bolt and in particular its end face, which is later connected to the workpiece surface, strong spatters occur. In addition, it is conceivable that the arc propagates so unevenly over the pin end face, that the material of this pin end face unevenly during the pressing or joining process of the bolt with the workpiece is or is melted, which in turn creates a non-uniform cohesive connection between the individual areas of the bolt and the workpiece due to different material melting in the different areas arises.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Schweißverfahren und insbesondere einem Lichtbogenbolzenschweißverfahren zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Bolzenelement und ein Schweißverfahren zur Verfügung zu stellen, mittels welchen auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise ein vorteilhaft dauerhaftes Verbinden eines Bolzenelementes mit einem Werkstück ermöglicht wird, bei welchen lediglich eine geringe Lunkerbildung, sowie eine geringe Schweißspritzerbildung entsteht, wobei die Festigkeit der Schweißverbindung im Vergleich zu bekannten Bolzenelementen und Schweißverfahren vornehmlich gleichbleibend ist und besonders bevorzugt sogar gesteigert werden kann.It is therefore the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages described above in a welding method and in particular an arc stud welding method. In particular, it is the object of the present invention to provide a bolt element and a welding method, by means of which in a simple and cost-effective manner advantageously permanently connecting a bolt element with a workpiece is possible, in which only a small voids formation, and a low Spatter formation occurs, wherein the strength of the welded joint compared to known stud elements and welding method is primarily consistent and can be particularly preferably even increased.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Bolzenelement, insbesondere ein Schweißbolzenelement, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Schweißverfahren, insbesondere ein Lichtbogenbolzenschweißverfahren, mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bolzenelement beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann bzw. wird das erfindungsgemäße Schweißverfahren mit dem erfindungsgemäßen Bolzenelement durchgeführt.The above object is achieved by a bolt element, in particular a welding bolt element, with the features of claim 1 and by a welding method, in particular an arc stud welding method, with the features of claim 9. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the bolt element according to the invention are of course also in connection with the welding method according to the invention and in each case vice versa, so with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention is always reciprocal reference or can be. In addition, the welding method according to the invention can be carried out with the bolt element according to the invention.

Das Bolzenelement, welches insbesondere ein Schweißbolzenelement ist, ist geeignet unter Verwendung eines Schweißverfahrens mit einem Werkstück verbunden zu werden. Erfindungsgemäß weist das Bolzenelement einen Bolzenelementkopf mit einer Schweißoberfläche und einer zu der Schweißoberfläche abgewandten Anordnungsoberfläche, und einen Bolzenelementkörper, welcher sich von der Anordnungsoberfläche des Bolzenelementkopfes weg erstreckt, auf. Das erfindungsgemäße Bolzenelement ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes wenigstens einen inneren Vorsprung und wenigstens einen äußeren Vorsprung aufweist, welche sich von der Schweißoberfläche weg erstrecken, wobei der äußere Vorsprung umlaufend um den inneren Vorsprung angeordnet ist. Es ist folglich denkbar, dass der Bolzenelementkopf einen sich von einer zentralen Achse des Bolzenelementes, welche sich entlang einer Länge bzw. Längsausdehnung des Bolzenelementes erstreckt, weg erstreckenden Radius aufweist, welcher dem Radius des Bolzenelementkörpers entspricht, sodass folglich der Bolzenelementkopf einen zu dem Bolzenelementkörper entsprechenden bzw. vorteilhaft identisch großen Umfang aufweist. Jedoch wäre es auch denkbar, dass der Bolzenelementkopf einen größeren Umfang als der Bolzenelementkörper aufweist. Der Bolzenelementkopf kann beispielsweise scheibenförmig, zylinderförmig, würfelförmig, tetraederförmig oder hexaederförmig sein oder eine vergleichbare Form aufweisen. Der Bolzenelementkörper, welcher sich vom Bolzenelementkopf weg erstreckt, weist beispielsweise ebenfalls eine scheibenförmige, zylinderförmige, würfelförmige, tetraederförmige oder hexaederförmige Form oder eine entsprechende bzw. vergleichbar Form auf. So ist es möglich, dass der Bolzenelementkopf und der Bolzenelementkörper eines Bolzenelementes eine vergleichbare Form aufweisen und beispielsweise beide zylinderförmig ausgebildet sind. Dies wäre insbesondere dann der Fall, wenn der Bolzenelementkörper und der Bolzenelementkopf eine identische Umfangsgröße aufweisen, sodass der Bolzenelementkopf und der Bolzenelementkörper vorteilhaft ein monolitisches Element bzw. Bauteil darstellen bzw. sind. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Bolzenelementkopf eine zum Bolzenelementkörper abweichende Form aufweist und beispielsweise scheibenförmig ausgestaltet ist, während der Bolzenelementkörper eine zylinderförmige Gestalt aufweist. Des Weiteren ist es denkbar, dass der Bolzenelementkörper ein Gewinde und insbesondere ein Außengewinde, wie beispielsweise ein Grobgewinde, Spitzgewinde oder Trapezgewinde aufweist, wobei es auch möglich ist, dass der Bolzenelementkörper in Gestalt eines Hohlzylinders ausgestaltet ist und ein entsprechendes Innengewinde aufweisen kann. So ist es auch denkbar, dass der Bolzenelementkörper Aussparungen, Vertiefungen oder Eingriffsbereiche aufweist. Der Bolzenelementkörper ist vorteilhaft derjenige Bereich des Bolzenelementes, auf welchem ein weiteres Werkstück bzw. Bauteil aufgebracht wird, um mit dem ersten Werkstück, auf welchem das Bolzenelement befestigt wird bzw. angeschweißt wird, verbunden zu werden. Als Bolzenelement kann dabei beispielsweise ein Grobflanschbolzen, ein M6-, M8-, M10-Grobgewindestahlbolzen oder auch ein aus Aluminium bestehender Bolzen usw. verwendet werden.The bolt element, which is in particular a welding bolt element, is suitable to be connected to a workpiece using a welding process. According to the invention, the bolt member has a bolt element head with a welding surface and an arrangement surface facing away from the welding surface, and a bolt element body extending away from the arrangement surface of the bolt element head. The bolt element according to the invention is characterized in that the welding surface of the bolt element head has at least one inner projection and at least one outer projection which extend away from the welding surface, wherein the outer projection is arranged circumferentially around the inner projection. It is therefore conceivable that the bolt element head has a radius extending from a central axis of the bolt member which extends along a length of the bolt member corresponding to the radius of the bolt member body, and hence the bolt member head corresponds to the bolt body corresponding to the bolt body or advantageously has identically large circumference. However, it would also be conceivable that the bolt element head has a larger circumference than the bolt element body. The bolt element head may, for example, be disc-shaped, cylindrical, cube-shaped, tetrahedral or hexagonal or have a comparable shape. The bolt element body which extends away from the bolt element head, for example, likewise has a disc-shaped, cylindrical, cube-shaped, tetrahedral or hexahedral shape or a corresponding or comparable shape. Thus, it is possible that the bolt element head and the bolt element body of a bolt element have a comparable shape and, for example, both are cylindrical. This would be the case in particular if the bolt element body and the bolt element head have an identical circumferential size, so that the bolt element head and the bolt element body advantageously represent or are a monolithic element or component. However, it is also conceivable that the bolt element head has a shape deviating from the bolt element body and, for example, has a disc-shaped design, while the bolt element body has a cylindrical shape. Furthermore, it is conceivable that the bolt element body has a thread and in particular an external thread, such as a coarse thread, pointed thread or trapezoidal thread, wherein it is also possible that the bolt element body is designed in the form of a hollow cylinder and may have a corresponding internal thread. Thus, it is also conceivable that the bolt element body has recesses, depressions or engagement regions. The bolt element body is advantageously the region of the bolt element on which a further workpiece or component is applied in order to be connected to the first workpiece on which the bolt element is fastened or welded. As a bolt element can be used, for example, a Grobflanschbolzen, M6, M8, M10 Grobgewindestahlbolzen or even an existing aluminum bolt.

Im Rahmen der Erfindung ist der innere Vorsprung konzentrisch zu dem äußeren Vorsprung angeordnet. Das bedeutet, dass der äußere Vorsprung, welcher vorteilhaft den inneren Vorsprung zumindest teilweise umgibt bzw. diesen zumindest teilweise umläuft, einen Mittelpunkt aufweist, welcher dem Mittelpunkt des inneren Vorsprunges entspricht. Demzufolge ist der äußere Vorsprung in Umfangsrichtung des inneren Vorsprungs betrachtet vorteilhaft gleichmäßig vom inneren Vorsprung beabstandet angeordnet. Vorteilhaft läuft der äußere Vorsprung kreisförmig um den inneren Vorsprung herum und bildet folglich eine Art Wulst, welche den inneren Vorsprung wie eine Wandung umgibt. Es ist des Weiteren möglich, dass nicht nur ein äußerer Vorsprung, sondern auch zwei oder mehr äußere Vorsprünge den inneren Vorsprung umlaufend angeordnet sind, wobei vorteilhaft der innere Vorsprung konzentrisch zu den einzelnen äußeren Vorsprüngen und insbesondere zu jedem der einzelnen äußeren Vorsprünge angeordnet ist. Demzufolge weist jeder äußere Vorsprung eine zu dem anderen äußeren Vorsprung unterschiedliche Größe und insbesondere einen unterschiedlichen Durchmesser auf, sodass die äußeren Vorsprünge zueinander beabstandet und zu dem inneren Vorsprung beabstandet insbesondere sich von der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes weg erstreckend angeordnet sind.In the context of the invention, the inner projection is arranged concentrically with the outer projection. This means that the outer projection, which advantageously at least partially surrounds or at least partially surrounds the inner projection, has a center which corresponds to the center of the inner projection. As a result, the outer protrusion is advantageously arranged evenly spaced from the inner protrusion in the circumferential direction of the inner protrusion. Advantageously, the outer protrusion circulates around the inner protrusion and thus forms a kind of bead which surrounds the inner protrusion like a wall. It is further possible that not only an outer protrusion but also two or more outer protrusions are circumferentially arranged around the inner protrusion, wherein advantageously the inner protrusion is concentric with the individual outer protrusions and in particular with each of the individual outer protrusions. As a result, each outer protrusion has a different size from the other outer protrusion, and in particular a different diameter, such that the outer protrusions are spaced apart from one another and spaced from the inner protrusion, in particular extending away from the welding surface of the bolt element head.

Es ist des Weiteren denkbar, dass der innere Vorsprung konzentrisch zu der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der innere Vorsprung und die Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes vorteilhaft einen gleichen Mittelpunkt aufweisen, wobei auch vorzugsweise der äußere Vorsprung und der innere Vorsprung und folglich der äußere Vorsprung und die Schweißoberfläche einen identischen Mittelpunkt aufweisen. Es ist folglich möglich, dass das Bolzenelement eine Längsachse aufweist, welche sich durch den Mittelpunkt des Bolzenelementkörpers, den Mittelpunkt des Bolzenelementkopfes und vorteilhaft folglich durch den Mittelpunkt des inneren Vorsprungs sowie des wenigstens einen äußeren Vorsprungs erstreckt, sodass der Bolzenelementkopf, der Bolzenelementkörper, der innere Vorsprung sowie auch vorteilhaft der äußere Vorsprung konzentrisch zueinander angeordnet sind. Durch eine konzentrische Anordnung des äußeren Vorsprungs insbesondere zum inneren Vorsprung ist eine im Wesentlichen gleichmäßige Ausbreitung des Lichtbogens, ausgehend vom inneren Vorsprung zum äußeren Vorsprung, möglich. Folglich kann vorteilhaft durch die konzentrische Anordnung des inneren Vorsprungs zu dem äußeren Vorsprung und zu dem Bolzenelementkopf sowie auch zu dem Bolzenelementkörper eine gleichmäßige Verbindung des auf- bzw. abgeschmolzenen Bolzenmaterials mit dem vorteilhaft aufgeschmolzenen Material des Werkstückes entlang der gesamten Schweißoberfläche des Bolzenelementes realisiert werden. Vorteilhaft wird dadurch eine über die Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes betrachtete gleichbleibende und gleichmäßige Haftung des Bolzenelementes auf dem Werkstück sowie eine verringerte Lunkerbildung innerhalb der Schweißnaht bzw. der Schweißschmelze realisiert.It is also conceivable that the inner projection is arranged concentrically to the welding surface of the bolt element head. This means that the inner projection and the welding surface of the bolt element head advantageously have a same center, wherein also preferably the outer projection and the inner projection and consequently the outer projection and the welding surface have an identical center. It is thus possible for the bolt member to have a longitudinal axis extending through the center of the bolt member body, the center of the bolt member head and, advantageously, through the center of the inner boss and the at least one outer boss, such that the bolt member head, the bolt member body, the inner boss Projection and advantageous, the outer projection are arranged concentrically to each other. By a concentric arrangement of the outer projection in particular to the inner projection, a substantially uniform propagation of the arc, starting from the inner projection to the outer projection, possible. Consequently, the concentric arrangement of the inner projection to the outer projection and to the bolt element head as well as to the bolt element body can advantageously ensure a uniform connection of the molten bolt material with the advantageously molten material of the workpiece along the entire welding surface of the workpiece Bolt element can be realized. Advantageously, characterized by the weld surface of the bolt element head considered constant and uniform adhesion of the bolt element on the workpiece and a reduced voids formation within the weld or the weld melt realized.

Im Rahmen der Erfindung weist der innere Vorsprung eine größere sich von der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes weg erstreckende Länge auf, als der äußere Vorsprung. Vorteilhaft erstreckt sich zumindest der innere Vorsprung und besonders vorteilhaft auch der äußere Vorsprung im Wesentlichen zumindest abschnittsweise orthogonal von der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes weg. Vorteilhaft kann durch einen längeren inneren Vorsprung eine Stabilisierung und insbesondere eine Zentrierung eines Lichtbogens im Bereich des inneren Vorsprungs und demnach eine gleichmäßige Ausbreitung des Lichtbogens entlang der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes und folglich unter anderem eine Verringerung von Schweißspritzern beim Schweißprozess ermöglicht werden.In the context of the invention, the inner projection has a greater length extending away from the welding surface of the bolt element head than the outer projection. Advantageously, at least the inner projection and particularly advantageously also the outer projection extend substantially at least in sections orthogonally away from the welding surface of the bolt element head. Advantageously, stabilization, and in particular centering of an arc in the region of the inner projection and thus uniform propagation of the arc along the welding surface of the bolt element head and thus inter alia a reduction of welding spatter during the welding process can be made possible by a longer inner projection.

Es ist des Weiteren denkbar, dass der äußere Vorsprung beabstandet zu einem Randbereich des Bolzenelementkopfes an der Schweißoberfläche angeordnet ist. Das bedeutet, dass der äußere Vorsprung nicht an dem Randbereich des Bolzenelementkopfes angrenzt, sodass bei einem Schweißverfahren und insbesondere bei einem Aufschmelzen der Materialschicht des äußeren Vorsprunges dieser sich nach außen weg, das heißt entlang der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes, zu dem Randbereich des Bolzenelementkopfes ausbreiten kann, ohne vorteilhaft über diesen Randbereich hinaus zu fließen. Demzufolge bildet sich eine Schweißwulst vorteilhaft lediglich zwischen dem Bolzenelement und dem Werkstück und ist demnach im Bereich der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes angeordnet. Hierfür wird vorteilhaft die Montage eines weiteren Werkstückes bzw. Bauteiles auf dem auf einem Werkstück aufgebrachten Bolzen nicht negativ beeinflusst bzw. beeinträchtigt.It is also conceivable that the outer projection is arranged at a distance to an edge region of the bolt element head on the welding surface. That is, the outer protrusion does not abut the edge portion of the bolt element head, so that, in a welding process, and in particular melting of the material layer of the outer protrusion, it may spread outwardly, that is, along the welding surface of the bolt element head to the edge portion of the bolt element head without advantageously flowing beyond this edge region. As a result, a welding bead advantageously forms only between the bolt element and the workpiece and is therefore arranged in the region of the welding surface of the bolt element head. For this purpose, the assembly of a further workpiece or component on the bolt applied to a workpiece is advantageously not adversely affected or impaired.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass der innere Vorsprung kegelförmig oder kegelstumpfförmig oder pyramidenförmig oder pyramidenstumpfförmig oder in einer vergleichbaren Form ausgestaltet ist. Demzufolge weist der innere Vorsprung insbesondere eine Grundfläche auf, welche an der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes angeordnet ist, sodass sich der innere Vorsprung folglich verjüngend von der Schweißoberfläche weg erstreckt. Des Weiteren ist es denkbar, dass der innere Vorsprung ein spitzes, abgerundetes oder flaches bzw. stumpfes und insbesondere kegelstumpfförmiges distales Ende aufweist. Das distale Ende des inneren Vorsprunges ist hierbei folglich das der Grundfläche gegenüberliegende Ende des inneren Vorsprunges. Als besonders vorteilhaft wird ein relativ spitzes distales Ende des inneren Vorsprunges angesehen, um den Lichtbogen detailliert in diesem Bereich zentrieren und stabilisieren zu können.In the context of the invention, it is possible that the inner projection is conical or frusto-conical or pyramidal or truncated pyramid shaped or designed in a comparable shape. Accordingly, the inner projection in particular has a base surface which is arranged on the welding surface of the bolt element head, so that the inner projection consequently extends in a tapering manner away from the welding surface. Furthermore, it is conceivable that the inner projection has a pointed, rounded or flat or blunt and in particular frustoconical distal end. The distal end of the inner projection is in this case consequently the base of the opposite end of the inner projection. Particularly advantageous is a relatively pointed distal end of the inner projection is considered to center the arc in detail in this area and to be able to stabilize.

Des Weiteren ist es denkbar, dass der äußere Vorsprung einen trapezförmigen, dreieckförmigen, viereckförmigen oder halbkreisförmigen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer vergleichbaren Form aufweist. Auch hierbei ist es möglich, dass der äußere Vorsprung ein spitzes, ovales oder stumpfes bzw. abgeflachtes distales Ende aufweisen kann. Das distale Ende des äußeren Vorsprunges ist hierbei folglich das der Grundseite des Querschnittes gegenüberliegende Ende des äußeren Vorsprunges. Des Weiteren ist es möglich, dass der äußere Vorsprung, sofern er einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, eine gleichschenklige bzw. symmetrische Trapezform oder auch eine rechtwinklige Trapezform aufweisen kann. Der äußere Vorsprung ist dabei derart an die Schweißoberfläche angeordnet, dass insbesondere im Hinblick auf einen Querschnitt des äußeren Vorsprunges die Grundseite des äußeren Vorsprungs an der Schweißoberfläche angeordnet ist, sodass sich der äußere Vorsprung verjüngend von der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes weg erstreckt.Furthermore, it is conceivable that the outer projection has a trapezoidal, triangular, quadrangular or semicircular cross section or a cross section with a comparable shape. Again, it is possible that the outer projection may have a pointed, oval or blunt or flattened distal end. The distal end of the outer projection is therefore the end of the outer projection opposite the base side of the cross-section. Furthermore, it is possible that the outer projection, if it has a trapezoidal cross-section, may have an isosceles or symmetrical trapezoidal shape or even a rectangular trapezoidal shape. The outer protrusion is arranged on the welding surface such that, in particular with regard to a cross section of the outer protrusion, the base side of the outer protrusion is arranged on the welding surface, so that the outer protrusion extends in a tapering manner away from the welding surface of the bolt element head.

Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass der innere Vorsprung und/oder der äußere Vorsprung auf einer Erhebung angeordnet ist/sind, welche auf der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes angeordnet ist. Eine derartige Erhebung kann dafür dienen, dass bei einem Schweißvorgang, bei welchem insbesondere der innere Vorsprung und/oder der äußere Vorsprung aufgeschmolzen werden, dennoch ein definierter Abstand zwischen dem Bolzenelementkopf und insbesondere der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes und der Oberfläche des Werkstückes und insbesondere einer Verbindungsoberfläche des Werkstückes bestehen bleibt. Hierfür dient die vorgenannte Erhebung, welche insbesondere beim Lichtbogenbolzenschweißverfahren keine oder zumindest lediglich eine sehr geringe Materialabschmelzung bzw. Materialaufschmelzung erfährt. Vorteilhaft dient folglich die genannte Erhebung als Beabstandungselement zwischen dem Bolzenelementkopf und dem Werkstück.In the context of the invention, it is further conceivable that the inner projection and / or the outer projection is / are arranged on a projection which is arranged on the welding surface of the bolt element head. Such a survey may serve to ensure that in a welding operation, in which in particular the inner projection and / or the outer projection are melted, nevertheless a defined distance between the bolt element head and in particular the welding surface of the bolt element head and the surface of the workpiece and in particular a connecting surface of the Workpiece remains. This is the purpose of the aforementioned survey, which undergoes no or at least only a very small material melting or material melting especially in the arc stud welding. Advantageously, therefore, said elevation serves as a spacer element between the bolt element head and the workpiece.

Des Weiteren wird ein Schweißverfahren, insbesondere ein Lichtbogenbolzenschweißverfahren, zum Verbinden eines Bolzenelementes gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8 und folglich gemäß der vorbenannten Art mit einem Werkstück beansprucht. Das erfindungsgemäße Schweißverfahren weist die folgenden Schritte auf:

– Anordnen wenigstens des inneren Vorsprunges an einer Verbindungsoberfläche des Werkstücks,
– Erzeugen eines geschlossenen Stromkreises zur Bildung eines Lichtbogens zwischen dem Bolzenelement und dem Werkstück,
– Zünden des Lichtbogens, welcher sich in einem Bereich des inneren Vorsprungs während einer Dauer einer Vorstromphase stabilisiert,
– Erhöhen des elektrischen Stromflusses im elektrischen Stromkreis zur Initiierung einer Hauptstromphase, und
– Beaufschlagen des Bolzenelementes mit einer Druckkraft zum zumindest abschnittsweisen Zusammenpressen der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes des Bolzenelementes mit der Verbindungsoberfläche des Werkstückes.

Furthermore, a welding method, in particular an arc bolt welding method, is claimed for connecting a bolt element according to one of the preceding claims 1 to 8 and consequently according to the aforementioned type with a workpiece. The welding method according to the invention comprises the following steps:

Arranging at least the inner projection on a connecting surface of the workpiece,
Generating a closed circuit for forming an arc between the bolt element and the workpiece,
Igniting the arc which stabilizes in a region of the inner projection during a duration of a pre-current phase,
Increasing the flow of electrical current in the electrical circuit to initiate a main flow phase, and
- Applying the bolt element with a compressive force for at least partially compressing the welding surface of the bolt element head of the bolt element with the connecting surface of the workpiece.

Im Rahmen der Erfindung ist es dabei denkbar, dass der der Lichtbogen bei einem Lösen des inneren Vorsprunges des Bolzenelementkopfes des Bolzenelementes von der Verbindungsoberfläche des Werkstückes erzeugt wird. Vorteilhaft wird demnach das vorgenannte Schweißverfahren in Form eines Hubzündungsbolzenschweißverfahrens angewandt, wobei es jedoch auch denkbar ist, es in Form eines Spitzenzündungsbolzenschweißverfahren zu verwenden. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bolzenelement und insbesondere der Bolzenelementkopf derart in dem Bereich des Werkstückes eingebracht, dass wenigstens der innere Vorsprung an einer Verbindungsoberfläche des Werkstückes angeordnet wird, wobei vorteilhaft der innere Vorsprung diese Verbindungsoberfläche des Werkstückes zumindest abschnittsweise kontaktiert. Das Bolzenelement wird darauf folgend mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, um mit dem Werkstück einen geschlossenen Stromkreis zu bilden. Hierfür wird das Bolzenelement und insbesondere das Werkstück mit einer Stromquelle verbunden, sodass das Bolzenelement vorteilhaft eine Kathode und das Werkstück vorteilhaft eine Anode bildet, zwischen denen sich freie Ladungsträger bewegen. Derartige Ladungsträger sind beispielsweise aus der Metalloberfläche austretende Elektronen und durch Ionisation positiv geladene Atome. Bei dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren und insbesondere bei dem erfindungsgemäßen Lichtbogenbolzenschweißverfahren dient der elektrische Lichtbogen als Werkzeug und Energieträger. Um einen entsprechenden Lichtbogen zu erzeugen bzw. brennen zu lassen, müssen freien Ladungsträger zwischen den Elektroden vorhanden sein. Um den Lichtbogen zu zünden, wird das Bolzenelement und speziell der innere Vorsprung des Bolzenelementkopfes des Bolzenelementes vorteilhaft kurzzeitig von dem Werkstück und insbesondere dessen Verbindungsoberfläche abgehoben. Hierbei entsteht ein Lichtbogen, welcher eine sich selbst erhaltende Gasentladung zwischen dem Bolzenelement und dem Werkstück darstellt, wobei bei der Gasentladung ein elektrischer Strom durch das Gas fließt und dieses dabei ionisiert. Bei der Gasentladung selbst kann sichtbares Licht entstehen. Das Entzünden des Lichtbogens findet vorteilhaft während einer Vorstromphase statt, welche beispielsweise 35 Millisekunden oder auch weniger betragen kann. In dieser Zeit stabilisiert sich der Lichtbogen insbesondere im Bereich des inneren Vorsprunges, das heißt der Lichtbogen fixiert sich in diesem Bereich des inneren Vorsprunges und damit folglich vorteilhaft zentrisch im Bereich der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes. Wird nun darauffolgend der elektrische Stromfluss insbesondere auf einen Wert von beispielsweise 1000 A erhöht, wird dadurch folglich die Hauptstromphase initiiert, in welcher insbesondere der innere Vorsprung zumindest teilweise mittels des Lichtbogens aufgeschmolzen bzw. abgeschmolzen wird, während sich der Lichtbogen selbst darauffolgend in Richtung des äußeren Vorsprunges, vorteilhaft gleichmäßig ausgehend von dem inneren Vorsprung, ausbreitet. Demzufolge fixiert sich der Lichtbogen während der Hauptstromphase am äußeren Vorsprung, dessen Material aufgeschmolzen bzw. abgeschmolzen wird. Vorteilhaft gleichzeitig zur Ausbreitung des Lichtbogens und insbesondere zur Fixierung des Lichtbogens im Bereich des äußeren Vorsprunges wird das Bolzenelement mit einer definierten Druckkraft beaufschlagt, durch welche das Bolzenelement in Richtung des Werkstückes bewegt wird. Aufgrund der Druckkraft wird das Bolzenelement und insbesondere die Schweißoberfläche des Bolzenelementes bzw. die Materialbereiche des inneren Vorsprunges und des äußeren Vorsprunges des Bolzenelementes auf die Verbindungsoberfläche des Werkstückes gepresst bzw. gedrückt, sodass sich die Materialbereiche der Verbindungsoberfläche des Werkstückes, welche ebenfalls mittels des Lichtbogens angeschmolzen worden sind, mit den angeschmolzenen bzw. abgeschmolzenen Materialbereichen des inneren Vorsprunges und vorteilhaft auch des äußeren Vorsprunges stoffschlüssig verbinden. Demzufolge wird während der Hauptstromphase nicht nur das Material des inneren Vorsprungs und vorteilhaft auch des äußeren Vorsprunges wenigstens abschnittsweise angeschmolzen bzw. abgeschmolzen, sondern vorteilhaft werden auch Materialbereiche des Werkstückes insbesondere im Bereich der Verbindungsoberfläche, in welcher der Lichtbogen von dem Werkstück auf den Bolzen übergeht, aufgeschmolzen, sodass diese aufgeschmolzenen Materialbereiche des Bolzenelementes und des Werkstückes sich stoffschlüssig miteinander verbinden können. Durch ein Stabilisieren und Zentrieren und insbesondere Fixieren des Lichtbogens im Bereich des inneren Vorsprungs ist es möglich, dass nach einem definierten Abschmelzen des Materials des inneren Vorsprunges der Lichtbogen sich vorteilhaft gleichmäßig in Umfangsrichtung um den inneren Vorsprung betrachtet nach außen in Richtung des äußeren Vorsprunges ausbreitet, sodass auch das Material des äußeren Vorsprunges vorteilhaft gleichmäßig innerhalb einer definierten Zeitdauer abgeschmolzen bzw. geschmolzen werden kann. Demzufolge kann während eines Pressvorganges des Bolzens auf die entsprechende Verbindungsoberfläche des Werkstückes vorteilhaft eine gleichmäßig über die Schweißoberfläche des Bolzenelementes stattfindende Verbindung zwischen den aufgeschmolzenen Materialien des Werkstückes und auch des Bolzens stattfinden. Eine Stabilisierung und Zentrierung sowie auch eine gleichmäßige Ausbreitung des Lichtbogens entlang der Schweißoberfläche des Bolzenelementes führt zudem vorteilhaft zu einer geringen Wulstbildung sowie zu einer geringen Lunkerbildung in der Schweißnaht und damit zu einer hohen bzw. erhöhten Stabilität der Schweißverbindung zwischen dem Bolzenelement und dem Werkstück.In the context of the invention, it is conceivable that the arc is generated in a release of the inner projection of the bolt element head of the bolt element of the connecting surface of the workpiece. Accordingly, the aforesaid welding method is advantageously used in the form of a stud ignition welding method, although it is also conceivable to use it in the form of a tip ignition stud welding method. In a first step of the method according to the invention, the bolt element and in particular the bolt element head is introduced in the region of the workpiece in such a way that at least the inner projection is arranged on a connection surface of the workpiece, wherein the inner projection advantageously contacts this connection surface of the workpiece at least in sections. The bolt element is subsequently subjected to an electric current to form a closed circuit with the workpiece. For this purpose, the bolt element and in particular the workpiece is connected to a power source, so that the bolt element advantageously forms a cathode and the workpiece advantageously forms an anode, between which free charge carriers move. Such charge carriers are for example electrons emerging from the metal surface and atoms positively charged by ionization. In the welding method according to the invention and in particular in the arc stud welding method according to the invention, the electric arc serves as a tool and energy source. In order to generate or burn a corresponding arc, free charge carriers must be present between the electrodes. In order to ignite the arc, the bolt element and in particular the inner projection of the bolt element head of the bolt element is advantageously lifted off the workpiece and in particular its connection surface for a short time. This creates an arc, which represents a self-sustaining gas discharge between the bolt element and the workpiece, wherein during the gas discharge, an electric current flows through the gas and this ionized. The gas discharge itself can cause visible light. The ignition of the arc takes place advantageously during a Vorstromphase, which may be, for example, 35 milliseconds or less. During this time, the arc is stabilized, in particular in the region of the inner projection, that is, the arc is fixed in this region of the inner projection and thus advantageously centric in the region of the weld surface of the bolt element head. If the electric current flow is subsequently increased, in particular to a value of, for example, 1000 A, the main current phase is thereby initiated, in which, in particular, the inner projection is melted or melted at least partially by means of the arc, while the arc itself subsequently follows in the direction of the outer one Projection, advantageously evenly from the inner projection, spreads. As a result, during the main flow phase, the arc is fixed to the outer projection, the material of which is melted or melted off. Advantageously, at the same time for the propagation of the arc and in particular for fixing the arc in the region of the outer projection, the bolt element is acted upon by a defined pressure force, by which the bolt element is moved in the direction of the workpiece. Due to the pressing force, the bolt member and in particular the welding surface of the bolt member or the material portions of the inner projection and the outer projection of the bolt member are pressed onto the joining surface of the workpiece, so that the material portions of the joining surface of the workpiece, which also melted by means of the arc have been, with the melted or melted material regions of the inner projection and advantageously also the outer projection materially connect. Consequently, during the main flow phase, not only the material of the inner projection and advantageously also of the outer projection is melted or melted at least in sections, but also material regions of the workpiece, in particular in the region of the connection surface, in which the arc passes from the workpiece to the pin, melted so that these melted material areas of the bolt element and the workpiece can cohesively connect to each other. By stabilizing and centering, and in particular fixing the arc in the region of the inner projection, it is possible that, after a defined melting of the material of the inner projection, the arc propagates advantageously uniformly in the circumferential direction about the inner projection towards the outer projection, so that too Material of the outer projection can be advantageously evenly melted or melted within a defined period of time. Accordingly, during a pressing operation of the bolt on the corresponding connection surface of the workpiece advantageously take place between the molten materials of the workpiece and also the bolt taking place evenly over the welding surface of the bolt member connection. A stabilization and centering as well as a uniform propagation of the arc along the welding surface of the bolt element also leads advantageously to a small bead formation and a small voids formation in the weld and thus to a high or increased stability of the welded joint between the bolt member and the workpiece.

Bei dem beschriebenen Schweißverfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem Bolzenelement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.In the described welding method, all the advantages that have already been described for the bolt element according to the first aspect of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Bolzenelement, welches geeignet ist unter Verwendung eines Schweißverfahrens mit einem Werkstück verbunden zu werden, sowie ein aus dem Stand der Technik bekanntes Bolzenelement werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:A bolt element according to the invention, which is suitable for being connected to a workpiece using a welding method, as well as a bolt element known from the prior art are explained in more detail below with reference to drawings. Each show schematically:

1 eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes, angeordnet an einer Verbindungsoberfläche eines Werkstückes, 1 a longitudinal sectional view of an embodiment of a bolt element according to the invention, arranged on a connecting surface of a workpiece,

2 eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes, 2 a plan view of a welding surface of an embodiment of a bolt element according to the invention,

3 eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes, 3 a top view of a welding surface of another embodiment of a bolt element according to the invention,

4 eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines aus dem Stand der Technik bekannten Bolzenelementes, 4 a longitudinal sectional view of an embodiment of a known from the prior art bolt element,

5 eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche des in der 4 gezeigten Bolzenelementes, 5 a plan view of a welding surface of the in 4 shown bolt element,

6 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Bolzenelementkopfes eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes, 6 a sectional view of a first embodiment of a bolt element head of a bolt element according to the invention,

7 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Bolzenelementkopfes eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes, 7 a sectional view of a second embodiment of a bolt element head of a bolt element according to the invention,

8 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Bolzenelementkopfes eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes, 8th a sectional view of a third embodiment of a bolt element head of a bolt element according to the invention,

9 eine Seitenansicht eines Längsschliffes eines mit einem Werkstück verschweißten Bolzenelementkopfes eines aus dem Stand der Technik bekannten Bolzenelementes, 9 3 a side view of a longitudinal section of a bolt element head welded to a workpiece of a bolt element known from the prior art,

10 eine Seitenansicht eines Längsschliffes einer Ausführungsform eines mit einem Werkstück verschweißten Bolzenelementkopfes eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes, 10 a side view of a longitudinal section of an embodiment of a welded with a workpiece bolt element head of a bolt element according to the invention,

11 eine Seitenansicht eines weiteren Längsschliffes des in der 9 gezeigten mit einem Werkstück verschweißten Bolzenelementes zur Darstellung der Lunkerbildung, und 11 a side view of a further longitudinal section of the in the 9 shown bolted with a workpiece bolt element to illustrate the voids formation, and

12 eine Seitenansicht eines weiteren Längsschliffes des in der 10 gezeigten mit einem Werkstück verschweißten Bolzenelementes zur Darstellung der Lunkerbildung. 12 a side view of a further longitudinal section of the in the 10 shown bolted with a workpiece bolt element to illustrate the voids formation.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 12 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of action are in the 1 to 12 each provided with the same reference numerals.

In der 1 ist eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 bzw. Schweißbolzenelementes 1, angeordnet an einer Verbindungsoberfläche 10a eines Werkstückes 10 gezeigt. Das Bolzenelement 1 weist einen Bolzenelementkörper 2 sowie einen Bolzenelementkopf 3 auf. Das in der 1 gezeigte Bolzenelement 1 ist vorteilhaft ein im Wesentlichen zylindrisches Verbindungselement, dessen Bolzenelementkörper 2 ein Gewinde 2a aufweist. Der zylindrische Bolzenelementkopf 3, welcher vorteilhaft in Form einer Scheibe ausgestaltet ist, weist einen inneren Vorsprung 4 und einen den inneren Vorsprung 4 umlaufenden äußeren Vorsprung 5 auf. Das Bolzenelement 1 ist als Schnitt gezeigt, sodass die Form des inneren Vorsprungs 4 sowie auch des den inneren Vorsprung 4 umgebenden äußeren Vorsprunges 5 über die Ansicht des Querschnittes des inneren Vorsprunges 4 bzw. des äußeren Vorsprunges 5 verdeutlicht werden kann. Das Bolzenelement 1 weist eine zentrische Achse Z auf, welche sich entlang der Länge des Bolzenelementes 1 erstreckt. Wie in der 1 ersichtlich, ist der Bolzenelementkörper 2 sowie der Bolzenelementkopf 3 konzentrisch zueinander angeordnet und weisen folglich einen auf der zentrischen Achse Z liegenden Mittelpunkt auf. Des Weiteren ist auch der innere Vorsprung 4 konzentrisch zum Bolzenelementkopf 3 und demzufolge zum Bolzenelementkörper 2 angeordnet. Vorteilhaft ist der innere Vorsprung 4 auch konzentrisch zum äußeren Vorsprung 5 angeordnet, sodass in Umfangsrichtung um den inneren Vorsprung 4 betrachtet der äußere Vorsprung 5 gleichermaßen beabstandet zum inneren Vorsprung 4 auf der Schweißoberfläche 3a des Bolzenelementkopfes 3 angeordnet ist. Dies ist insbesondere auch in der 2, welche nachfolgend noch beschrieben wird, aufgezeigt.In the 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a bolt element according to the invention 1 or welding stud element 1 , arranged on a connection surface 10a a workpiece 10 shown. The bolt element 1 has a bolt element body 2 and a bolt element head 3 on. That in the 1 shown bolt element 1 Advantageously, a substantially cylindrical connecting element whose bolt element body 2 a thread 2a having. The cylindrical bolt element head 3 , which is advantageously designed in the form of a disc, has an inner projection 4 and one the inner projection 4 circumferential outer projection 5 on. The bolt element 1 is shown as a cut, so the shape of the inner protrusion 4 as well as the inner projection 4 surrounding outer projection 5 on the view of the cross section of the inner projection 4 or the outer projection 5 can be clarified. The bolt element 1 has a central axis Z, which extends along the length of the bolt element 1 extends. Like in the 1 can be seen, is the bolt element body 2 as well as the bolt element head 3 arranged concentrically to each other and thus have a lying on the central axis Z center. Furthermore, also the inner projection 4 concentric with the bolt element head 3 and consequently to the bolt element body 2 arranged. Advantageous is the inner projection 4 also concentric with the outer projection 5 arranged so that in the circumferential direction around the inner projection 4 considered the outer head Start 5 equally spaced to the inner projection 4 on the welding surface 3a of the bolt element head 3 is arranged. This is especially true in the 2 , which will be described below, shown.

Während des Schweißvorganges ist das Bolzenelement 1 im Bereich einer Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 angeordnet. Vorteilhaft kontaktiert dabei der innere Vorsprung 4 und insbesondere ein distales Ende 4a des inneren Vorsprunges 4 die Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 zumindest abschnittsweise. Der Bolzenelementkörper 2 erstreckt sich von der Anordnungsoberfläche 3b des Bolzenelementkopfes 3 weg, wobei die Anordnungsoberfläche 3b zu der Schweißoberfläche 3a abgewandt bzw. dieser gegenüberliegend angeordnet ist. Vorteilhaft ist das Bolzenelement 1 einstückig bzw. monolithisch ausgebildet, sodass insbesondere der Bolzenelementkörper 2 und auch der Bolzenelementkopf 3 mit den entsprechenden Vorsprüngen 4 und 5 aus einem Werkstück hergestellt werden, um das Bolzenelement 1 zu bilden. Das Bolzenelement 1 sowie das Werkstück 10 sind jeweils über Stromleitungen 21 mit einer Stromquelle 20 verbunden, um mit elektrischem Strom beaufschlagt zu werden. Bei einer Anordnung bzw. Kontaktierung des inneren Vorsprunges 4 mit der Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 entsteht dann ein geschlossener Stromkreis, durch welchen ein Lichtbogen ausgebildet werden kann. Es ist denkbar, dass das Werkstück 10 ein Gusswerkstück ist, während das Bolzenelement 1 beispielsweise aus einem Aluminiummaterial besteht.During the welding process is the bolt element 1 in the area of a connection surface 10a of the workpiece 10 arranged. Advantageously contacted the inner projection 4 and in particular a distal end 4a of the inner projection 4 the connection surface 10a of the workpiece 10 at least in sections. The bolt element body 2 extends from the placement surface 3b of the bolt element head 3 away, with the placement surface 3b to the welding surface 3a turned away or this is arranged opposite. Advantageously, the bolt element 1 formed in one piece or monolithic, so that in particular the bolt element body 2 and also the bolt element head 3 with the corresponding projections 4 and 5 be made of a workpiece to the bolt element 1 to build. The bolt element 1 as well as the workpiece 10 are each via power lines 21 with a power source 20 connected to be supplied with electric power. In an arrangement or contacting the inner projection 4 with the connection surface 10a of the workpiece 10 Then creates a closed circuit through which an arc can be formed. It is conceivable that the workpiece 10 a cast workpiece is while the bolt element 1 for example, consists of an aluminum material.

In der 2 ist eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche 3a einer Ausführungsform eines Bolzenelementkopfes 3 eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 gezeigt. Die Schweißoberfläche 3a und insbesondere der Bolzenelementkopf 3 weist dabei eine kreisförmige und insbesondere eine scheibenförmige Gestalt auf, in dessen Zentrum der innere Vorsprung 4 zentrisch angeordnet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Bolzenelementkopf 3 oval oder eckig ausgebildet ist. Vorteilhaft zentrisch umläuft der äußere Vorsprung 5 den inneren Vorsprung 4, wobei der äußere Vorsprung 5 ebenfalls vorteilhaft eine kreisförmige Erhebung bzw. eine auf einer Kreisbahn verlaufende Erhebung bildet. In Umfangsrichtung um den inneren Vorsprung 4 betrachtet ist der äußere Vorsprung 5 folglich gleichermaßen vom inneren Vorsprung 4 beabstandet angeordnet. Des Weiteren ist der äußere Vorsprung 5 beabstandet zu einem Randbereich 3c der Schweißoberfläche 3a und insbesondere des Bolzenelementkopfes 3 beabstandet auf der Schweißoberfäche 3a angeordnet. Abweichend zum Ausführungsbeispiel der 2 ist es jedoch auch denkbar, dass der innere Vorsprung 4 nicht zentrisch auf der Schweißoberfläche 3a des Bolzenelementkopfes 3 angeordnet ist. Demzufolge wäre es auch möglich, dass der äußere Vorsprung 5, welcher den inneren Vorsprung 4 vorteilhaft vollständig jedoch zumindest teilweise umgibt bzw. umläuft, ebenfalls nicht zentrisch zum Mittelpunkt der Schweißoberfläche 3a des Bolzenelementkopfes 3 angeordnet ist. Die insbesondere in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Anordnung des inneren Vorsprungs 4 sowie des äußeren Vorsprungs 5 sind lediglich beispielhaft zu verstehen und begründen keine Vollständigkeit.In the 2 is a plan view of a welding surface 3a an embodiment of a bolt element head 3 a bolt element according to the invention 1 shown. The welding surface 3a and in particular the bolt element head 3 has a circular and in particular a disk-shaped shape, in the center of the inner projection 4 is arranged centrically. However, it is also conceivable that the bolt element head 3 oval or square is formed. Advantageously concentric rotates the outer projection 5 the inner projection 4 where the outer projection 5 also advantageously forms a circular survey or extending on a circular path survey. In the circumferential direction around the inner projection 4 considered is the outer projection 5 consequently equally from the inner projection 4 spaced apart. Furthermore, the outer projection 5 spaced to a border area 3c the welding surface 3a and in particular the bolt element head 3 spaced on the Schweißoberfäche 3a arranged. Deviating from the embodiment of 2 However, it is also conceivable that the internal projection 4 not centric on the welding surface 3a of the bolt element head 3 is arranged. As a result, it would also be possible for the outer projection 5 , which is the inner projection 4 However, advantageously completely but at least partially surrounds or revolves, also not centric to the center of the weld surface 3a of the bolt element head 3 is arranged. The particular in the 1 and 2 shown embodiments of the arrangement of the inner projection 4 as well as the outer projection 5 are merely exemplary and do not justify completeness.

In der 3 ist eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche 3a eines Bolzenelementkopfes 3 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 gezeigt, welches insbesondere zwei äußere Vorsprünge 5 aufweist, welche zum besseren Verständnis mit den Bezugszeichen 5a und 5b gekennzeichnet worden sind. Beide äußere Vorsprünge 5a und 5b umlaufen bzw. umrahmen den inneren Vorsprung 4 gemäß der Ausführungsform der 3 vollständig, wobei der innere Vorsprung 4 sowie die beiden äußeren Vorsprünge 5a, 5b konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die beiden äußeren Vorsprünge 5a und 5b sind dabei vorteilhaft kreisförmig um den inneren Vorsprung 4 angeordnet, wobei der erste äußere Vorsprung 5a vom Zentrum bzw. von der zentrischen Mittellinie Z aus betrachtet einen geringeren Radius bzw. Durchmesser aufweist als der zweite äußere Vorsprung 5b, welcher nicht nur den inneren Vorsprung 4, sondern auch den ersten äußeren Vorsprung 5a umgibt. Es ist folglich auch möglich, dass mehr als ein oder zwei äußere Vorsprünge 5a, 5b auf der Schweißoberfläche 3a des Bolzenelementkopfes 3 angeordnet sind. Demnach ist es denkbar, dass mehr als zwei äußere Vorsprünge 5 bzw. 5a und 5b, sondern vorteilhaft auch drei und mehr äußere Vorsprünge 5 derart angeordnet sind, dass diese vorteilhaft konzentrisch zueinander und konzentrisch zum inneren Vorsprung 4 angeordnet sind und diesen inneren Vorsprung 4 vorteilhaft umlaufend umgeben. Bei einer Anordnung einer Mehrzahl an äußeren Vorsprüngen 5 wird folglich während des Schweißverfahrens auch eine Mehrzahl an Material aufgrund der Mehrzahl der äußeren Vorsprünge 5 aufgeschmolzen, welches mit dem auf der Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 aufgeschmolzenen Material stoffschlüssig verbunden werden kann. Hierdurch kann unter Umständen folglich eine erhöhte Verfestigung des Bolzenelementes 1 mit dem Werkstück 10 (vgl. 1) erzielt werden.In the 3 is a plan view of a welding surface 3a a bolt element head 3 a further embodiment of the bolt element according to the invention 1 shown, which in particular two outer projections 5 which, for better understanding with the reference numerals 5a and 5b have been marked. Both outer projections 5a and 5b circumscribe or frame the inner projection 4 according to the embodiment of the 3 completely, with the inner projection 4 as well as the two outer projections 5a . 5b are arranged concentrically with each other. The two outer projections 5a and 5b are advantageous circular around the inner projection 4 arranged, wherein the first outer projection 5a viewed from the center or from the centric center line Z from a smaller radius or diameter than the second outer projection 5b which is not just the inner projection 4 , but also the first outer projection 5a surrounds. It is therefore also possible that more than one or two outer projections 5a . 5b on the welding surface 3a of the bolt element head 3 are arranged. Accordingly, it is conceivable that more than two outer projections 5 respectively. 5a and 5b but also advantageously three and more external projections 5 are arranged so that they are advantageously concentric with each other and concentric with the inner projection 4 are arranged and this inner projection 4 surrounded by advantageous surrounding. In an arrangement of a plurality of outer projections 5 Consequently, during the welding process, a plurality of material due to the plurality of outer projections 5 melted, which with the on the connection surface 10a of the workpiece 10 melted material can be materially connected. As a result, under certain circumstances, therefore, an increased solidification of the bolt element 1 with the workpiece 10 (see. 1 ) be achieved.

In der 4 ist ein Längsschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten Bolzenelementes 30 und in der 5 eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche 40a des in der 4 gezeigten Bolzenelementes 30 dargestellt, wobei das Bolzenelement 30 einen Bolzenelementkopf 40 mit einem einzigen daran angeordneten Vorsprung 41 aufweist, der sich von einer Schweißoberfläche 40a weg erstreckt. Der Schweißoberfläche 40a liegt eine Anordnungsoberfläche 40b gegenüber, von welcher sich ein Bolzenelementkörper 42 weg erstrecken kann. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Bolzenelement 30 ist es schwierig den Lichtbogen innerhalb eines zentrischen Bereiches Z des Vorsprunges 41 zu zentrieren, um eine ausgehend von diesem zentrischen Bereich Z des Vorsprungs 41 gleichmäßige Ausbreitung des Lichtbogen entlang des Vorsprunges 41 zu gewährleisten, um folglich eine im Wesentlichen gleichmäßige Aufschmelzung des Materials des Vorsprunges 41 zu ermöglichen.In the 4 is a longitudinal section of a known from the prior art bolt element 30 and in the 5 a plan view of a welding surface 40a in the 4 shown bolt element 30 shown, wherein the bolt element 30 a bolt element head 40 with a single projection arranged thereon 41 which extends from a welding surface 40a extends away. Of the welding surface 40a there is an arrangement surface 40b opposite of which a bolt element body 42 can extend away. In the known from the prior art bolt element 30 it is difficult the arc within a central region Z of the projection 41 center to one starting from this centric area Z of the projection 41 uniform propagation of the arc along the projection 41 to ensure, therefore, a substantially uniform melting of the material of the projection 41 to enable.

In den 6 bis 8 sind jeweils Ausführungsformen eines Bolzenelementkopfes 3 eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 im Längsschnitt gezeigt. So zeigt beispielsweise die 4 eine Ausführungsform eines Bolzenelementkopfes 3 eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1, welche einen inneren Vorsprung 4 sowie einen äußeren Vorsprung 5 aufweist, der den inneren Vorsprung 4 umgibt. Die sich von der Schweißoberfläche 3a weg erstreckende Länge L2 des inneren Vorsprunges 4 ist dabei größer als die sich von der Schweißoberfläche 3a weg erstreckende Länger L1 des äußeren Vorsprunges 5. So ist es beispielsweise denkbar, dass der innere Vorsprung 4 eine Länge L2 von beispielsweise vorteilhaft 1,5–2 mm aufweist, während der äußerer Vorsprung 5 beispielsweise vorteilhaft eine Länge L1 von 1–1,9 mm aufweisen kann. Es ist hierbei anzumerken, dass der innere Vorsprung 4 immer eine größere Länge aufweist, als der äußere Vorsprung 5. Im Schnitt betrachtet, weist der äußere Vorsprung 5 eine trapezförmige und insbesondere symmetrische trapezförmige Gestalt auf, während der innere Vorsprung 4 eine im Wesentliche dreieckförmige Gestalt mit einem im Wesentlichen spitzen distalen Ende 4a aufweist. Es ist jedoch auch denkbar, dass das distale Ende 4a abgerundet oder abgeflacht ist. Es ist des Weiteren denkbar, dass auch der äußere Vorsprung 5 eine dreieckförmige Gestalt mit einem spitzen oder auch abgerundeten distalen Ende 5a aufweisen kann.In the 6 to 8th are each embodiments of a bolt element head 3 a bolt element according to the invention 1 shown in longitudinal section. For example, shows the 4 an embodiment of a bolt element head 3 a bolt element according to the invention 1 which have an inner projection 4 and an outer projection 5 that has the inner projection 4 surrounds. That differs from the welding surface 3a away extending length L2 of the inner projection 4 is larger than that of the welding surface 3a extending L longer L1 of the outer projection 5 , For example, it is conceivable that the inner projection 4 has a length L2, for example, advantageously 1.5-2 mm, while the outer projection 5 for example, can advantageously have a length L1 of 1-1.9 mm. It should be noted that the inner projection 4 always has a greater length than the outer projection 5 , When viewed in section, the outer projection points 5 a trapezoidal and in particular symmetrical trapezoidal shape, while the inner projection 4 a substantially triangular shape with a substantially pointed distal end 4a having. However, it is also possible that the distal end 4a rounded or flattened. It is also conceivable that the outer projection 5 a triangular shape with a pointed or rounded distal end 5a can have.

Im Vergleich dazu weist die Ausführungsform des Bolzenelementkopfes 3 der 7 einen äußeren Vorsprung 5 auf, welcher keine gleichschenklige Trapezform, sondern vielmehr eine rechtwinklige Trapezform aufweist, wobei die Bereiche bzw. Wandungen des äußeren Vorsprunges 5, welche sich in Richtung des inneren Vorsprunges 4 erstrecken schräg in einem definierten Winkel verlaufen. Der innere Vorsprung 4 kann sich in einem Winkel α von beispielsweise 7° oder mehr oder weniger von der Schweißoberfläche 3a aus weg erstreckend zulaufen. Der innere Vorsprung 4 weist zudem ein abgeflachtes distales Ende 4a auf.In comparison, the embodiment of the bolt element head 3 of the 7 an outer projection 5 on, which has no isosceles trapezoidal shape, but rather a rectangular trapezoidal shape, wherein the areas or walls of the outer projection 5 , which are in the direction of the inner projection 4 extend obliquely at a defined angle. The inner projection 4 may be at an angle α of, for example, 7 ° or more or less of the weld surface 3a running out of the way. The inner projection 4 also has a flattened distal end 4a on.

Bei einer Anordnung von einer Mehrzahl an äußeren Vorsprüngen 5, wie insbesondere in der 8 gezeigt, ist es auch möglich, dass beispielsweise ein erster äußerer Vorsprung 5a eine rechtwinklige Trapezgestalt aufweist, während ein weiterer und insbesondere zweiter äußerer Vorsprung 5b eine gleichschenklige Trapezform aufweist. Die Ausgestaltung des inneren Vorsprunges 4 kann dabei beispielsweise, wie auch in den 6 oder 7 gezeigt, dreiecksförmig sein und ein spitzes bzw. ein abgerundetes oder flaches distales Ende 4a aufweisen.In an arrangement of a plurality of outer projections 5 , as in particular in the 8th it is also possible that, for example, a first outer projection 5a has a rectangular trapezoidal shape, while another and in particular second outer projection 5b has an isosceles trapezoidal shape. The design of the inner projection 4 can, for example, as well as in the 6 or 7 shown to be triangular and a pointed or a rounded or flat distal end 4a exhibit.

In der 9 ist eine Seitenansicht eines Längsschliffes eines mit einem Werkstück 10 verschweißten Bolzenelementkopfes 40 eines aus dem Stand der Technik bekannten Bolzenelementes 30, wie beispielsweis in den 4 und 5 dargestellt, gezeigt. Das lediglich einen Vorsprung 41 aufweisende Bolzenelement 30 ist derart mit der Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 verbunden, dass deutliche Schweißspritzer 60, insbesondere im dargestellten rechten Bereich der Abbildung der 9 auftreten. Dies begründet sich daher, dass der gezündete Lichtbogen nicht exakt zentrisch im Bereich des Vorsprunges 41 und folglich der Schweißoberfläche 40a des Bolzenelementkopfes 40 gezündet werden konnte. Dadurch hat sich der Lichtbogen unvorteilhaft ungleichmäßig entlang des Vorsprunges 41 ausgebreitet, sodass dieser während des Verpressvorganges zwischen dem Bolzenelement 30 und dem Werkstück 10 zu einer ungleichmäßigen Aufschmelzung des Materials des Vorsprunges 41 geführt hat.In the 9 is a side view of a longitudinal section of a with a workpiece 10 welded bolt element head 40 a known from the prior art bolt element 30 , as for example in the 4 and 5 shown, shown. That's just a head start 41 having bolt element 30 is so with the connection surface 10a of the workpiece 10 connected that distinct spatter 60 , in particular in the illustrated right area of the figure of 9 occur. This is due to the fact that the ignited arc is not exactly centric in the region of the projection 41 and hence the weld surface 40a of the bolt element head 40 could be ignited. As a result, the arc has unfavorably uneven along the projection 41 spread so that it during the pressing process between the bolt element 30 and the workpiece 10 to an uneven melting of the material of the projection 41 has led.

Demgegenüber ist in der 10 eine verringerte Schweißspritzerbildung 60, welche sich zudem auch im Wesentlichen gleichmäßig entlang des Bereiches der Schweißoberfläche 3a verteilt, bei einer Verwendung eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 gezeigt. Vorteilhaft konnte bei beispielsweise einem Lichtbogenbolzenschweißverfahren der Lichtbogen im Wesentlichen im Bereich des inneren Vorsprunges 4, welcher konzentrisch zum äußeren Vorsprung 5 und dem Bolzenelementkopf 3 angeordnet ist, gezündet werden und sich folglich gleichmäßig entlang der Schweißoberfläche 3a des Bolzenelementkopfes 3 in Richtung des äußeren Vorsprunges 5 ausbreiten, um vorteilhaft eine gleichmäßige Materialaufschmelzung des äußeren Vorsprunges 5 während des Pressvorganges, bei welchem das Bolzenelement 1 mit dem Werkstück 10 verbunden wird, zu gewährleisten.In contrast, in the 10 a reduced spattering 60 which are also substantially uniform along the area of the weld surface 3a distributed when using a bolt element according to the invention 1 shown. In the case of, for example, an arc-bolt welding method, the arc could be advantageous essentially in the region of the inner projection 4 which is concentric with the outer projection 5 and the bolt element head 3 is arranged to be ignited and thus uniformly along the weld surface 3a of the bolt element head 3 in the direction of the outer projection 5 spread to advantageously a uniform material melting of the outer projection 5 during the pressing process, in which the bolt element 1 with the workpiece 10 connected to ensure.

Zur Darstellung der verringerten Lunkerbildung bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 wird in der 11 und insbesondere in der Seitenansicht eines Längsschliffes der 11 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Bolzenelement 30 gezeigt, welches mit einem Werkstück 10 verschweißt wurde. Wie deutlich in der 11 zu erkennen ist, hat sich zwischen dem Werkstück 10 und dem Bolzenelement 30 und insbesondere dem Vorsprung 41 des Bolzenelementes 30 bzw. des Bolzenelementkopfes 40 eine Materialschicht 50 mit einer Vielzahl von darin eingeschlossenen Lunkern 51 gebildet, welche insbesondere im Randbereich des Bolzenelementkopfes 40 und insbesondere an dessen Vorsprunges 41 eine Wulst bildet. Die Lunker 51 bzw. Hohlräume führen zu einer Durchbrechung der Materialschicht 50, durch welche wiederum die Festigkeit der Schweißverbindung verringert werden kann, was nachteilig zu einem Ablösen des Bolzenelementes 30 von dem Werkstück 10 führt.To illustrate the reduced voids formation when using a bolt element according to the invention 1 will be in the 11 and in particular in the side view of a longitudinal section of the 11 a known from the prior art bolt element 30 shown which with a workpiece 10 was welded. How clear in the 11 It can be seen, between the workpiece 10 and the bolt element 30 and in particular the projection 41 of the bolt element 30 or the bolt element head 40 a material layer 50 with a multitude of voids trapped inside 51 formed, which in particular in the edge region of the bolt element head 40 and in particular at its projection 41 forming a bead. The voids 51 or cavities lead to an opening of the material layer 50 in turn, by which the strength of the welded joint can be reduced, which is disadvantageous to a detachment of the bolt element 30 from the workpiece 10 leads.

Wie in der 12 gezeigt, weist die Schmelzschicht bzw. Materialschicht 50 bei einem Schweißverfahren unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 mit einem Werkstück 10 eine verringerte Lunkerbildung und folglich eine geringere Anzahl von Lunkern 51 bzw. Hohlräumen in der Materialschicht 50 auf. Des Weiteren ist auch die Bildung einer Wulst, welche sich bis in den Zwischenbereich zwischen der Schweißoberfläche 3a und der Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 erstreckt, verringert. Dadurch kann eine Erhöhung der Festigkeit und insbesondere der Schweißverbindung zwischen dem erfindungsgemäßen Bolzenelement 1 und dem Material 10 ermöglicht werden.Like in the 12 shown has the melt layer or material layer 50 in a welding process using a bolt element according to the invention 1 with a workpiece 10 a reduced voids formation and consequently a smaller number of voids 51 or cavities in the material layer 50 on. Furthermore, the formation of a bead, which extends into the intermediate area between the welding surface 3a and the connection surface 10a of the workpiece 10 extends, decreases. This can increase the strength and in particular the welded connection between the bolt element according to the invention 1 and the material 10 be enabled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bolzenelement/SchweißbolzenelementBolt element / welding bolt element
22: BolzenelementkörperPin member body
2a2a: Gewindethread
33: BolzenelementkopfBolt element head
3a3a: Schweißoberflächewelding surface
3b3b: Anordnungsoberflächeplacing surface
3c3c: Randbereichborder area
44: innerer Vorsprunginner projection
4a4a: distales Endedistal end
55: äußerer VorsprungOuter lead
5a5a: erster äußerer Vorsprungfirst outer lead
5b5b: zweiter äußerer Vorsprungsecond outer projection
5c5c: distales Endedistal end
3030: Bolzenelement – Stand der TechnikBolt element - state of the art
4040: Bolzenelementkopf – Stand der TechnikBolt element head - state of the art
40a40a: Schweißoberfläche – Stand der TechnikWelding surface - state of the art
40b40b: Anordnungsoberfläche – Stand der TechnikArrangement surface - prior art
4242: Bolzenelementkörper – Stand der TechnikBolt element body - state of the art
5050: Materialschichtmaterial layer
5151: LunkerLunker
6060: Schweißspritzerspatter
ZZ: zentrische Mittelachse/Mittelpunktcentric central axis / center

Claims

Bolt element ( 1 ), in particular welding stud element ( 1 ), which is suitable using a welding process with a workpiece ( 10 ), comprising - a bolt element head ( 3 ) with a welding surface ( 3a ) and one to the welding surface ( 3a ) facing away from the arrangement surface ( 3b ), and - a bolt element body ( 2 ) extending from the placement surface ( 3b ) of the bolt element head ( 3 ) extends away, characterized in that the welding surface ( 3a ) of the bolt element head ( 3 ) at least one inner projection ( 4 ) and at least one outer projection ( 5 . 5a . 5b ), which extend from the welding surface ( 3a ) extend away, wherein the outer projection ( 5 . 5a . 5b ) around the inner projection ( 4 ) is arranged.

Bolt element ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the inner projection ( 4 ) concentric with the outer projection ( 5 . 5a . 5b ) is arranged.

Bolt element ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the inner projection ( 4 ) concentric with the welding surface ( 3a ) of the bolt element head ( 3 ) is arranged.

Bolt element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner projection ( 4 ) a larger one from the welding surface ( 3a ) of the bolt element head ( 3 ) has extending length (L2), as the outer projection ( 5 . 5a . 5b ).

Bolt element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer projection ( 5 . 5a . 5b ) spaced to a peripheral area ( 3c ) of the bolt element head ( 3 ) at the welding surface ( 3a ) is arranged.

Bolt element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner projection ( 4 ) is conical or frustoconical or pyramidal or truncated pyramid shaped or designed in a comparable shape.

Bolt element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer projection ( 5 . 5a . 5b ) has a trapezoidal, triangular, quadrangular, semicircular cross-section or a cross-section with a comparable shape.

Bolt element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner projection ( 4 ) and / or the outer projection ( 5 . 5a . 5b ) is arranged on a survey, which on the welding surface ( 3a ) of the bolt element head ( 3 ) is arranged.

Welding method, in particular arc stud welding method, for connecting a bolt element ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 to 8 with a workpiece ( 10 ), comprising the steps: - arranging at least the inner projection ( 4 ) on a connection surface ( 10a ) of the workpiece ( 10 ), - generating a closed circuit for forming an arc between the bolt element ( 1 ) and the workpiece ( 10 ), - ignition of the arc, which in a region of the inner projection ( 4 ) stabilized during a duration of a pre-current phase, - increasing the electrical current flow in the circuit for initiating a main current phase, and - applying the bolt element ( 1 ) with a compressive force for at least partially compressing the welding surface ( 3a ) of the bolt element head ( 3 ) of the bolt element ( 1 ) with the connection surface ( 10a ) of the workpiece ( 10 ).

Welding method according to claim 9, characterized in that the arc in a release of the inner projection ( 4 ) of the bolt element head ( 3 ) of the bolt element ( 1 ) from the connection surface ( 10a ) of the workpiece ( 10 ) is produced.