DE102014114854A1 - Welding element with support flange - Google Patents

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Abstract

Ein Schweißelement hat einen Schaft (2) und ein Fügeende, das einen zentralen Schweißabschnitt (4) mit einer Schweißfläche (5) und einen Flanschabschnitt (6) aufweist, der zwischen dem Schweißabschnitt (4) und dem Schaft (2) angeordnet ist. Der Flanschabschnitt (6) trägt einen sich axial in Richtung des Fügeendes erstreckenden Ringbund (9) mit einer ringförmigen Stirnfläche (11) und zwischen dem Schweißabschnitt (4) und dem Ringbund (9) ist eine den Schweißabschnitt (4) umgebende Ausnehmung (10) vorhanden. Die Stirnfläche (11) des Ringbunds (9) ist gegenüber der Mitte der Schweißfläche (5) axial zurückgesetzt und der Innendurchmesser des Ringbundes (9) beträgt etwa das 1,5-Fache des Außendurchmessers des Schweißabschnitts (4) beträgt, so dass die Stirnfläche (11) des Ringbundes (9) von der Mitte der Schweißfläche (5) einen solchen Abstand (x) hat, dass beim Schweißen der Lichtbogen auf den Schweißabschnitt (4) konzentriert wird und der Ringbund (9) nur gegen Ende des Schweißvorgangs an der Unterlage zur Anlage kommt.A welding member has a shaft (2) and a joining end, which has a central welding portion (4) with a welding surface (5) and a flange portion (6) disposed between the welding portion (4) and the shaft (2). The flange section (6) carries an annular collar (9) extending axially in the direction of the joining end with an annular end face (11) and between the welding section (4) and the annular collar (9) is a recess (10) surrounding the welding section (4). available. The end surface (11) of the annular collar (9) is axially set back from the center of the welding surface (5) and the inner diameter of the annular collar (9) is approximately 1.5 times the outer diameter of the welding section (4), so that the end face (11) of the annular collar (9) from the center of the welding surface (5) has a distance (x) that is concentrated during welding, the arc on the welding section (4) and the annular collar (9) only at the end of the welding process at the Pad comes to the plant.

Figure DE102014114854A1_0001
Figure DE102014114854A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Schweißelement das mittels eines Lichtbogenschweißverfahrens an einer metallischen Unterlage anschweißbar ist, insbesondere einen Schweißbolzen mit einem sich längs einer Achse erstreckenden Schaft und einem Fügeende, wobei das Fügeende einen zentralen Schweißabschnitt mit einer Schweißfläche und einen zwischen dem Schaft und dem Schweißabschnitt angeordneten Flanschabschnitt aufweist, der einen sich axial in Richtung des Fügeendes erstreckenden Ringbund mit einer Stirnfläche aufweist, wobei zwischen dem Schweißabschnitt und dem Ringbund eine den Schweißabschnitt umgebende Ausnehmung vorhanden ist und wobei die Stirnfläche des Ringbundes gegenüber der Mitte der Schweißfläche axial zurückgesetzt ist.The invention relates to a welding element which can be welded to a metallic base by means of an arc welding method, in particular a welding stud having an axis extending along an axis and a joining end, the joining end having a central welding section with a welding surface and a flange section arranged between the shaft and the welding section comprising an axially extending in the direction of the joining end annular collar having an end face, wherein between the welding portion and the annular collar surrounding the welding portion recess is present and wherein the end face of the annular collar opposite the center of the welding surface is axially reset.

Schweißbolzen werden an metallischen Unterlagen, insbesondere an Blechen, durch Schweißen befestigt, um mit Hilfe der Schweißbolzen weitere Bauelemente mit der Unterlage verbinden zu können. Der Bolzenschaft ist hierzu meist mit einem Außengewinde versehen, das zur Anbringung eines Befestigungselements dient. Zur stabilen Verbindung des Schweißbolzens mit der Unterlage und zu seiner biegesteifen Abstützung ist das Fügeende des Schweißbolzens mit einem Flanschabschnitt und einem Schweißabschnitt versehen 1. Der Flanschabschnitt kann auch eine Auflagefläche für ein zu befestigendes Bauteil bilden. Eine häufige Anwendung finden Schweißbolzen im Fahrzeugbau zur Befestigung von Bauteilen an der Fahrzeugkarosserie.Welding bolts are fastened to metal substrates, in particular to metal sheets, by welding in order to be able to connect further components to the substrate with the aid of the welding bolts. The bolt shank is this usually provided with an external thread, which serves for attaching a fastener. For stable connection of the welding bolt with the base and for its rigid support the joining end of the welding bolt is provided with a flange portion and a welded portion 1. The flange portion may also form a support surface for a component to be fastened. Welding bolts are widely used in vehicle construction for fastening components to the vehicle body.

Bei einem aus DE 30 22 054 A1 bekannten Schweißbolzen der angegebenen Art, der für ein Kondensatorentladungslichtbogen-Schweißverfahren bestimmt ist, erstreckt sich eine konische oder gewölbte Schweißfläche bis an den Innenrand des von der Schweißfläche abstehenden Ringbundes. Der mittlere Bereich der Schweißfläche ragt über die Ebene der Stirnfläche des Ringbundes hinaus und der äußere Bereich ist gegenüber dieser Ebene zurückgesetzt, wodurch innerhalb des Ringbundes eine im Querschnitt keilförmige Aussparung gebildet ist, in der beim Schweißvorgang zumindest ein Teil der Schmelze aufgenommen werden kann. Beim Schweißen des bekannten Schweißbolzens wird zunächst ein Leitlichtbogen auf der Achse des Schweißbolzens zentriert. Nach Zuschalten des Hauptschweißstroms kann sich der Lichtbogen aber über die gesamte Schweißfläche ausbreiten, so dass der Flanschabschnitt im Wesentlichen vollständig mit der Unterlage verschweißt wird. Weiterhin kann die ringförmige Aussparung das geschmolzene Metall beim Eintauchen des Schweißbolzens in die Schmelze nur teilweise aufnehmen, so dass die erstarrte Schmelze teilweise nach außen über den Rand des Flanschabschnitts hervorstehen kann.At one off DE 30 22 054 A1 known welding studs of the specified type, which is intended for a capacitor discharge arc welding process, a conical or curved welding surface extends to the inner edge of the protruding from the welding surface annular collar. The middle region of the welding surface projects beyond the plane of the end surface of the annular collar and the outer region is set back relative to this plane, whereby a wedge-shaped recess is formed within the annular collar, in which at least part of the melt can be absorbed during the welding process. When welding the known welding bolt, a guide arc is first centered on the axis of the welding bolt. After switching on the main welding current, however, the arc can spread over the entire welding surface, so that the flange portion is substantially completely welded to the substrate. Furthermore, the annular recess may only partially accommodate the molten metal as the weld stud is submerged in the melt so that the solidified melt may protrude partially outwardly beyond the edge of the flange portion.

Aus DE 199 48 127 A1 ist ein plattenähnlicher Schweißträger zum Halten von Komponenten bekannt, der entlang einer Endoberfläche einen Schweißabschnitt umfasst, der auf ein Grundelement zu schweißen ist. Dem Schweißabschnitt entlang der Endoberfläche benachbart ist ein nicht zu schweißender Abschnitt, wobei zwischen dem Schweißabschnitt und dem nicht zu schweißenden Abschnitt eine Aussparung gebildet ist, um zu verhindern, dass der Lichtbogen von dem Schweißabschnitt zu dem nicht zu schweißenden Abschnitt übertritt. Der nicht zu schweißende Abschnitt ist gegenüber dem Schweißabschnitt zurückgesetzt und kommt in Kontakt mit dem Grundelement, wenn der Träger mit dem geschmolzenen Schweißabschnitt gegen das Grundelement gedrückt wird, um die weitere Bewegung des Trägers zum Grundelement zu verhindern und die Höhe des Schweißträgers gegenüber dem Grundelement festzulegen.Out DE 199 48 127 A1 For example, there is known a plate-like welding support for holding components that includes, along an end surface, a welding portion to be welded to a base member. The welding portion adjacent to the end surface is a portion not to be welded, and a recess is formed between the welding portion and the portion not to be welded to prevent the arc from being transferred from the welding portion to the portion not to be welded. The portion not to be welded is recessed from the welding portion and comes into contact with the base member when the carrier with the melted welding portion is pressed against the base member to prevent further movement of the carrier to the base member and fix the height of the welding carrier to the base member ,

Es ist weiterhin aus DE 10 2006 011 643 A1 ein Schweißbolzen mit einem durch Schweißen auf ein Werkstück zu fügenden Flanschabschnitt bekannt, wobei der Flanschabschnitt einen Grundabschnitt und einen sich hiervon erstreckenden Ringflansch mit einer ringförmigen Stirnfläche aufweist, die auf das Werkstück zu fügen ist. Innerhalb des Ringflansches befindet sich an dem Flanschabschnitt ein Vorsprung, der sich in Fügerichtung erstreckt. Der Vorsprung kann kürzer sein als der Ringflansch, um zu verhindern, dass sich ein Lichtbogen zwischen dem Werkstück und dem Vorsprung bildet und eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Vorsprung und dem Werkstück entsteht. Durch den Vorsprung soll verhindert werden, dass sich das Werkstück nach innen in den Hohlraum innerhalb des Ringflansches einzieht.It is still out DE 10 2006 011 643 A1 a welding stud having a flange portion to be joined by welding to a workpiece, the flange portion having a base portion and an annular flange extending therefrom having an annular end face to be fitted to the workpiece. Within the annular flange is located on the flange portion a projection which extends in the joining direction. The projection may be shorter than the annular flange to prevent an arc between the workpiece and the projection forms and a cohesive connection between the projection and the workpiece is formed. The projection is intended to prevent the workpiece from retracting inwardly into the cavity within the annular flange.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schweißelement, insbesondere einen Schweißbolzen, der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich auf Bleche verschiedener Dicke einfach und zuverlässig anschweißen lässt, eine breite und biegesteife Anlagefläche für zu befestigende Bauelemente bietet und bei dem das Hervorquellen von Schmelze am äußeren Rand des Flanschabschnitts vermieden ist.The invention has for its object to provide a welding element, in particular a welding bolt, of the type mentioned, which can be welded easily and reliably on sheets of different thickness, a wide and rigid contact surface for attaching components offers and in which the emergence of melt is avoided on the outer edge of the flange.

Die genannte Aufgabe wird durch ein Schweißelement mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schweißelements sind in den Unteransprüchen angegeben.The above object is achieved by a welding element having the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the welding element are specified in the subclaims.

Das Schweißelement, insbesondere Schweißbolzen, nach der Erfindung umfasst einen sich längs einer Achse erstreckenden Schaft und ein Fügeende, das mittels eines Lichtbogenschweißverfahrens an einer metallischen Unterlage anschweißbar ist, wobei das Fügeende einen zentralen Schweißabschnitt mit einer Schweißfläche und einen zwischen dem Schaft und dem Schweißabschnitt angeordneten Flanschabschnitt aufweist, der einen sich axial in Richtung des Fügeendes erstreckenden Ringbund mit einer Stirnfläche aufweist, wobei zwischen dem Schweißabschnitt und dem Ringbund eine den Schweißabschnitt umgebende Ausnehmung vorhanden ist und wobei die Stirnfläche des Ringbundes gegenüber der Mitte der Schweißfläche axial zurückgesetzt ist, wobei der Schweißabschnitt zwischen der Schweißfläche und dem Flanschabschnitt eine zylindrische Mantelfläche aufweist, der Innendurchmesser des Ringbundes etwa das 1,5-Fache des Außendurchmessers des Schweißabschnitts beträgt und die Stirnfläche des Ringbundes von der Mitte der Schweißfläche einen solchen Abstand hat, dass beim Schweißen der Lichtbogen auf den Schweißabschnitt konzentriert wird und der Ringbund nur gegen Ende des Schweißvorgangs an der Unterlage zur Anlage kommt.The welding element, in particular welding stud, according to the invention comprises an axis extending along an axis shaft and a joining end, which is weldable by means of an arc welding method to a metallic pad, wherein the joining end of a central welding section having a welding surface and a flange portion disposed between the shank and the welding portion having an axially extending in the direction of the joining end annular collar with an end face, wherein between the welding portion and the annular collar a recess surrounding the welding portion is present and wherein the end face of the annular collar opposite the center of the welding surface is axially reset, wherein the welding portion between the welding surface and the flange portion has a cylindrical outer surface, the inner diameter of the annular collar is about 1.5 times the outer diameter of the weld portion and the end face of the annular collar from the center of Welding surface has such a distance that during welding, the arc is concentrated on the welding section and the annular collar comes to rest only at the end of the welding process to the pad.

Bei dem Schweißelement nach der Erfindung bilden der Flanschabschnitt und der von ihm abstehende Ringbund ein Stützelement, mit dem das Schweißelement an der Unterlage abgestützt wird, das aber im Gegensatz zu bekannten Schweißbolzen mit Schweißflansch nicht mit seiner ringförmigen Stirnfläche an der Unterlage angeschweißt wird. Das Befestigen des Schweißelements an der Unterlage erfolgt nur mit Hilfe des Schweißabschnitts. Hierzu werden die Schweißparameter so eingestellt, dass nur der zentrale Schweißabschnitt teilweise abschmilzt und mit der Unterlage verschweißt wird. Der Flanschabschnitt mit dem Ringbund liegt am Ende des Schweißvorgangs auf der Unterlage auf, ohne mit ihr verschweißt worden zu sein.In the welding element according to the invention, the flange portion and the annular collar projecting from it form a support element with which the welding element is supported on the base, but which, unlike known welding studs with welding flange, is not welded to its annular end face on the base. The fastening of the welding element to the base is carried out only with the help of the welding section. For this purpose, the welding parameters are adjusted so that only the central welding section partially melts and is welded to the substrate. The flange portion with the collar lies on the base at the end of the welding operation without being welded to it.

Das Schweißelement nach der Erfindung hat den Vorteil, dass es mit der Stirnfläche des Ringbunds immer plan auf der Unterlage, beispielsweise der Blechoberfläche, aufliegt. Der Schaft des Schweißelements wird dadurch immer senkrecht zur Oberfläche der Unterlage ausgerichtet. Eine schiefe Stellung des Schweißelements nach dem Anschweißen wird dadurch vermieden. Der Abstand des Flanschabschnitts von der Unterlage ist durch die axiale Länge des Ringbundes vorgegeben und ist nach dem Anschweißen immer gleich dieser Länge. Schwankungen des Abstands durch verschieden starkes Abschmelzen des Schweißabschnitts werden vermieden.The welding element according to the invention has the advantage that it rests with the end face of the annular collar always flat on the surface, for example, the sheet surface. The shaft of the welding element is thereby always aligned perpendicular to the surface of the pad. An inclined position of the welding element after welding is thereby avoided. The distance between the flange portion of the pad is determined by the axial length of the annular collar and is always equal to this length after welding. Variations in the distance due to different degrees of melting of the welding section are avoided.

Der zentrale Schweißabschnitt ermöglicht eine günstige Ausbildung der Schweißlinse. Das Schweißelement lässt sich daher unkompliziert schweißen und ist auch zum Anschweißen auf schwierigen Blechoberflächen und unterschiedlichen Blechdicken geeignet. Die beim Schweißen gebildete Schmelze kann sich in der den Schweißabschnitt umgebenden Ausnehmungen sammeln und wird durch den an der Unterlage anliegenden Ringbund vollständig abgedeckt. Nach dem Anschweißen bildet das erfindungsgemäße Schweißelement am Übergang zur Unterlage mit seiner Außenkontur eine definierte Anschlussfläche, die nicht durch hervorquellende Wülste oder Perlen der Schmelze beeinträchtigt ist. Die Außenkontur von Flanschabschnitt und Ringbund und die den Schaft umgebende Auflagefläche des Flanschabschnitts können daher uneingeschränkt zur Führung und Abstützung von Bauteilen genutzt werden.The central welding section allows a favorable formation of the weld nugget. The welding element can therefore be welded easily and is also suitable for welding on difficult sheet metal surfaces and different sheet thicknesses. The melt formed during welding can collect in the recesses surrounding the welding section and is completely covered by the annular collar resting against the base. After welding, the welding element according to the invention forms at the transition to the base with its outer contour a defined connection surface, which is not impaired by bulging beads or beads of the melt. The outer contour of the flange portion and annular collar and the bearing surface of the flange portion surrounding the shaft can therefore be used without restriction for the guidance and support of components.

Nach der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Ringbund des Flanschabschnitts wenigstens 0,7 mm gegenüber der Mitte der Schweißfläche zurückgesetzt ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Lichtbogen auf den Schweißabschnitt begrenzt bleibt und es nicht zur Zündung eines Lichtbogens im Bereich des Ringbunds kommen kann.According to the invention, it has proved to be advantageous if the annular collar of the flange portion is set back at least 0.7 mm from the center of the welding surface. This ensures that the arc is limited to the welding section and it can not come to the ignition of an arc in the region of the annular collar.

Weiterhin hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Schweißabschnitts und dem Innendurchmesser des Ringbundes wenigstens 4 mm beträgt. Die hiermit festgelegte radiale Mindestbreite der Ausnehmung sorgt ebenfalls dafür, dass der Lichtbogen beim Schweißen nicht auf den Ringbund überspringen kann. Furthermore, it has proven to be advantageous if the difference between the outer diameter of the welding section and the inner diameter of the annular collar is at least 4 mm. The hereby fixed radial minimum width of the recess also ensures that the arc can not jump over the ring collar during welding.

Als vorteilhaft hat sich auch eine axiale Länge des Schweißabschnitts erwiesen, die wenigstens 2 mm beträgt. Hierdurch ergibt sich ein ausreichend großer Abstand zwischen der Schweißfläche und der die Ausnehmung begrenzenden Fläche des Flanschabschnitts. Zudem erhält die Ausnehmung eine ausreichende Tiefe, um das Material der Schmelze aufnehmen zu können.An axial length of the welding section, which is at least 2 mm, has proven to be advantageous. This results in a sufficiently large distance between the welding surface and the recess of the limiting surface of the flange portion. In addition, the recess receives a sufficient depth to accommodate the material of the melt can.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Außendurchmesser des Schafts größer als der Außendurchmesser des Schweißabschnitts und kleiner als der Innendurchmesser des Ringbunds sein. Diese Bemessung ist für die Kaltverformung des Schweißelements bei der Ausbildung des Fügeendes vorteilhaft und trägt zur Bildung eines biegesteifen Flanschabschnitts bei.According to another proposal of the invention, the outer diameter of the shaft may be larger than the outer diameter of the welding section and smaller than the inner diameter of the annular collar. This design is advantageous for the cold deformation of the welding element in the formation of the joint end and contributes to the formation of a rigid flange portion.

Der Ringbund des Flanschabschnitts kann nach der Erfindung durchgehend oder an einer oder mehreren Stellen durch eine Aussparung unterbrochen sein. Die Ausbildung einer Unterbrechung kann zweckmäßig sein, um bei Maßnahmen zum Korrosionsschutz das Eindringen von Korrosionsschutzmitteln in den Raum zwischen dem Flanschabschnitt und der Unterlage zu erleichtern.The annular collar of the flange can be interrupted by a recess continuously or at one or more points according to the invention. The formation of an interruption may be expedient to facilitate in corrosion control measures the penetration of corrosion inhibitors in the space between the flange and the pad.

Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die sich axial erstreckende Außenfläche des Flanschabschnitts und/oder des Ringbunds als Mehrkantfläche, beispielsweise Vier-, Sechs- oder Achtkantfläche, ausgebildet ist. Durch eine solche Gestaltung können Anbauteile in einer bestimmten Lage positioniert werden und die Außenfläche kann als Werkzeugeingriffsbereich für Drehmoment übertragende Werkzeuge bei der Montage oder der Qualitätskontrolle dienen.According to the invention can also be provided that the axially extending outer surface of the flange portion and / or the annular collar as Polygonal surface, for example, four, six or Achtkantfläche is formed. Such a design allows attachments to be positioned in a particular location and the exterior surface can serve as a tool engagement area for torque transmitting tools during assembly or quality control.

Des Weiteren kann die Außenfläche des Flanschabschnitts und/oder des Ringbunds mit einem hinterschnittenen Bereich, beispielsweise einer Nut oder einer dem die Stirnfläche bildenden Ende zugewandten Schulter versehen sein, um ein in den Hinterschnitt einrastendes Bauteil befestigen zu können. Furthermore, the outer surface of the flange portion and / or of the annular collar may be provided with an undercut region, for example a groove or a shoulder facing the end face, in order to be able to fasten a component latching into the undercut.

Der Schweißabschnitt kann nach der Erfindung massiv oder hohl, d.h. in Form eines Ringes oder Rohrabschnitts ausgebildet sein. Eine ringförmige Gestaltung eignet sich besonders zum Schweißen auf dünnen Blechen. Sie kann auch vorteilhaft sein, wenn das Schweißelement eine Schweißmutter ist, die eine zentrale Durchgangsbohrung mit Innengewinde zur Aufnahme eines Befestigungselements hat.The weld section may be solid or hollow, i.e., hollow, according to the invention. be formed in the form of a ring or pipe section. An annular design is particularly suitable for welding on thin sheets. It may also be advantageous if the welding element is a weld nut having a central through-bore with internal thread for receiving a fastener.

Das Schweißelement nach der Erfindung kann aus Stahl, Aluminium oder anderen schweißbaren Metallen bestehen. Besonders bei Schweißelementen aus Aluminium ist die erfindungsgemäße Gestaltung von Vorteil, weil durch die Abstützung des Flanschabschnitts an der Unterlage die Gefahr eines beim Aluminiumschweißen besonders problematischen, zu tiefen Eintauchens des Schweißelements in die Schmelze vermieden wird.The welding element according to the invention may be made of steel, aluminum or other weldable metals. Particularly in the case of aluminum welding elements, the design according to the invention is advantageous, since the support of the flange section on the base avoids the risk of a particularly problematic immersion of the welding element in the melt, which is particularly problematical during aluminum welding.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail below. Show it

1 eine Ansicht eines Schweißbolzens nach der Erfindung, 1 a view of a welding bolt according to the invention,

2 eine Ansicht des mit einer Unterlage aus Blech verschweißten Schweißbolzens gemäß 1 und 2 a view of welded to a sheet of metal welding stud according to 1 and

3 eine weitere Ausgestaltung eines Schweißbolzens nach der Erfindung. 3 a further embodiment of a welding bolt according to the invention.

Der in 1 gezeigte Schweißbolzen 1 umfasst einen sich längs einer Achse erstreckenden zylindrischen Schaft 2, der mit einem Außengewinde 3 versehen ist. Das in der Zeichnung untere Ende des Schaftes 2 ist als Fügeende ausgebildet und weist einen zylindrischen Schweißabschnitt 4 mit einer Schweißfläche 5 und einen ringförmigen Flanschabschnitt 6 auf, der zwischen dem Schaft 2 und dem Schweißabschnitt 4 angeordnet ist. Die Schweißfläche 5 hat die Form einer flachen Kegelfläche, deren Spitze für den Kontakt mit der anzuschweißenden Unterlage zum Zünden eines Lichtbogens bestimmt ist. The in 1 shown welding studs 1 includes a cylindrical shaft extending along an axis 2 , with an external thread 3 is provided. The lower end of the shaft in the drawing 2 is designed as a joining end and has a cylindrical welding section 4 with a welding surface 5 and an annular flange portion 6 on that between the shaft 2 and the welding section 4 is arranged. The welding surface 5 has the shape of a flat conical surface whose tip is intended for contact with the base to be welded to ignite an arc.

Der Flanschabschnitt 6 hat die Form einer Scheibe mit einer zylindrischen Außenfläche 7. Die Form der Außenfläche 7 ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann verschiedene Formen haben, beispielsweise als Mehrkantfläche ausgebildet sein. Auf der dem Schaft 2 zugekehrten Seite ist der Flanschabschnitt 6 mit einer ebenen Auflagefläche 8 zur Auflage und Abstützung eines an dem Schweißbolzen 1 zu befestigenden Bauteils versehen. Die entgegengesetzte Seite des Flanschabschnitts 6 weist an ihrem äußeren Rand einen sich nach unten in Richtung des Fügeendes erstreckenden Ringbund 9 auf, der durch eine den Schweißabschnitt 4 umgebende, ringförmige Ausnehmung 10 von dem Schweißabschnitt 4 getrennt ist. Der Ringbund 9 hat eine ebene Stirnfläche 11 und ist außen durch eine Verlängerung der Außenfläche 7 und nach innen durch eine zylindrische Fläche 12 begrenzt. The flange section 6 has the shape of a disc with a cylindrical outer surface 7 , The shape of the outer surface 7 However, it is not limited thereto, but may have different shapes, for example, be designed as a polygonal surface. On the shaft 2 facing side is the flange section 6 with a flat support surface 8th for supporting and supporting one on the welding stud 1 provided to be fastened component. The opposite side of the flange portion 6 has at its outer edge a downwardly extending in the direction of the joining end annular collar 9 on, passing through a welded section 4 surrounding, annular recess 10 from the welding section 4 is disconnected. The ring collar 9 has a flat face 11 and is outside by an extension of the outer surface 7 and inwardly through a cylindrical surface 12 limited.

Als besonders vorteilhaft in Hinsicht auf Herstellbarkeit, Schweißverhalten und der Stabilität hat sich eine Gestaltung des Schweißbolzens 1 erwiesen, bei der der Innendurchmesser D2 der inneren Fläche 12 des Ringbunds 9 größer ist als der Außendurchmesser D3 des Schaftes 2 und der Außendurchmesser D3 größer ist als der Außendurchmesser D1 des Schweißabschnitts 4. Außerdem ist von Vorteil, wenn der Durchmesser D2 etwa das 1,5-Fache des Durchmessers D1 beträgt. As a particularly advantageous in terms of manufacturability, welding behavior and stability has a design of the welding bolt 1 proved, in which the inner diameter D 2 of the inner surface 12 of the ring collar 9 larger than the outer diameter D 3 of the shaft 2 and the outer diameter D 3 is greater than the outer diameter D 1 of the welding section 4 , It is also advantageous if the diameter D 2 is about 1.5 times the diameter D 1 .

Durch die genannten Größenverhältnisse wird gewährleistet, dass der Lichtbogen beim Schweißen des Schweißbolzens nach dem elektrischen Hubzündungsverfahren auf den Schweißabschnitt 4 begrenzt bleibt und nicht auf den Ringbund 9 überspringt. Weiterhin kann das Fügeende des Schweißbolzens auf einfache Weise und in wenigen Stufen kaltgeformt werden.By the above-mentioned proportions ensures that the arc during welding of the welding bolt after the electric Hubzündungsverfahren on the weld section 4 remains limited and not on the collar 9 skips. Furthermore, the joining end of the welding bolt can be cold-formed in a simple manner and in a few stages.

Für den Schweißprozess und das Ergebnis desselben ist es vorteilhaft, wenn die axiale Länge y des Schweißabschnitts 4 wenigstens 2 mm beträgt und das vordere Ende des Schweißabschnitts 4 einen Überstand x über die Ebene der Stirnfläche 11 von wenigstens 0,7 mm hat. Weiterhin sollte die Differenz von Durchmesser D2 minus Durchmesser D1 wenigstens 4 mm betragen. For the welding process and the result of the same, it is advantageous if the axial length y of the welding section 4 is at least 2 mm and the front end of the welding section 4 a projection x over the plane of the face 11 of at least 0.7 mm. Furthermore, the difference of diameter D 2 minus diameter D 1 should be at least 4 mm.

Die genannten Abmessungen bewirken einen günstigen Verlauf des Schweißprozesses, bei dem nur das vordere Ende des Schweißabschnitts 4 abschmilzt und in diesem Bereich eine Schmelzlinse aus dem Material des Schweißabschnitts 4 und der anzuschweißenden Unterlage gebildet wird. Die Ausnehmung 10 hat eine ausreichende Größe und kann den beim Andrücken des Schweißbolzens 1 an die Unterlage aus der Schweißzone verdrängten Teil der Schmelze aufnehmen. The dimensions mentioned cause a favorable course of the welding process, in which only the front end of the welding section 4 melts and in this area a melt lens of the material of the welding section 4 and the substrate to be welded is formed. The recess 10 has a sufficient size and can when pressing the welding stud 1 to the Pick up pad from the welding zone displaced part of the melt.

2 veranschaulicht die Ausbildung der Schweißverbindung nach dem Anschweißen des Schweißbolzens 1 an eine aus dünnwandigem Blech bestehende Unterlage 14. Der Schweißabschnitt 4 ist durch eine Schweißfuge 15 mit der Unterlage 14 verschweißt. Aus der Schweißfuge 15 verdrängte Schmelze befindet sich innerhalb der Ausnehmung 10 und ist durch den Flanschabschnitt 6 und den Ringbund 9 abgedeckt und daher von außen nicht sichtbar. Der Ringbund 9 liegt mit seiner Stirnfläche 11 an der Unterlage 14 an und stützt dadurch den Schweißbolzen 1 zusätzlich an der Unterlage 14 ab. Aufgrund des im Vergleich zur Schweißfuge größeren Durchmessers des Flanschabschnitts 6 wird durch diese Abstützung eine deutliche Verbesserung des Widerstands gegen eine Biegebeanspruchung der Verbindung zwischen dem Schweißbolzen 1 und der Unterlage 14 erreicht. 2 illustrates the formation of the welded joint after welding the welding stud 1 to a thin-walled sheet metal base 14 , The welding section 4 is through a welding joint 15 with the pad 14 welded. From the welding joint 15 displaced melt is located within the recess 10 and is through the flange portion 6 and the ring collar 9 covered and therefore not visible from the outside. The ring collar 9 lies with his face 11 on the surface 14 and thereby supports the welding stud 1 in addition to the pad 14 from. Due to the larger compared to the weld joint diameter of the flange 6 this support significantly improves the resistance to bending stress on the connection between the welding stud 1 and the pad 14 reached.

Die Außenfläche 7 des Schweißbolzens 1 ist in voller axialer Länge zugänglich und kann zur Positionierung von Anbauteilen oder als Werkzeugeingriffsbereich genutzt werden. Der Ringbund 9 hat die Eintauchtiefe des Schweißbolzens 1 beim Schweißvorgang bestimmt. Der Abstand der Auflagefläche 8 von der Unterlage 14 entspricht daher dem durch die axiale Länge von Flanschabschnitt 6 und Ringbund 9 vorgegebenen Maß. Ein auf der Auflagefläche 8 aufliegendes Werkstück kann daher von dem Schweißvorgang unbeeinflusst in einem durch die axiale Länge von Flanschabschnitt 6 und Ringbund 9 definierten Abstand von der Unterlage 14 positioniert werden.The outer surface 7 of the welding bolt 1 is accessible in full axial length and can be used for positioning attachments or as a tool engagement area. The ring collar 9 has the immersion depth of the weld stud 1 determined during the welding process. The distance of the support surface 8th from the pad 14 therefore corresponds to the axial length of the flange portion 6 and ring collar 9 predetermined measure. One on the support surface 8th The resting workpiece can therefore be uninfluenced by the welding process in a manner determined by the axial length of the flange section 6 and ring collar 9 defined distance from the pad 14 be positioned.

3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Fügeendes eines Schweißbolzens 101. Bei diesem ist der Ringbund 109 des Flanschabschnitts 106 an mehreren Stellen durch rechteckige Aussparungen 113 unterbrochen. Durch die Aussparungen 113 bleibt der Ringraum innerhalb des Ringbunds 109 nach dem Anschweißen des Schweißbolzens 101 zugänglich. Auf diese Weise können nach dem Anschweißen des Schweißbolzens 101 aufgebrachte Korrosionsschutzmittel auf den Schweißwulst gelangen und dort für wirksamen Korrosionsschutz sorgen. 3 shows a modified embodiment of the joining end of a welding bolt 101 , This is the ring collar 109 of the flange portion 106 in several places by rectangular recesses 113 interrupted. Through the recesses 113 the annulus remains within the annulus 109 after welding the welding stud 101 accessible. In this way, after welding the welding stud 101 applied corrosion protection on the weld bead and there provide effective corrosion protection.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 19948127 A1 [0004] DE 19948127 A1 [0004]
  • DE 102006011643 A1 [0005] DE 102006011643 A1 [0005]

Claims (9)

Schweißelement mit einem sich längs einer Achse erstreckenden Schaft (2) und einem Fügeende, das mittels eines Lichtbogenschweißverfahrens an einer metallischen Unterlage anschweißbar ist, wobei das Fügeende einen zentralen Schweißabschnitt (4) mit einer Schweißfläche (5) und einen zwischen dem Schaft (2) und dem Schweißabschnitt (4) angeordneten Flanschabschnitt (6) aufweist, der einen sich axial in Richtung des Fügeendes erstreckenden Ringbund (9, 109) mit einer Stirnfläche (11) aufweist, wobei zwischen dem Schweißabschnitt (4) und dem Ringbund (9) eine den Schweißabschnitt (4) umgebende Ausnehmung (10) vorhanden ist und wobei die Stirnfläche (11) des Ringbundes (9, 109) gegenüber der Mitte der Schweißfläche (5) axial zurückgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißabschnitt (4) zwischen der Schweißfläche (5) und dem Flanschabschnitt (6) eine zylindrische Mantelfläche aufweist, dass der Innendurchmesser des Ringbundes (9, 109) etwa das 1,5-Fache des Außendurchmessers des Schweißabschnitts (4) beträgt und dass die Stirnfläche (11) des Ringbundes (9) von der Mitte der Schweißfläche (5) einen solchen Abstand (x) hat, dass beim Schweißen der Lichtbogen auf den Schweißabschnitt (4) konzentriert wird und der Ringbund (9, 109) nur gegen Ende des Schweißvorgangs an der Unterlage zur Anlage kommt.Welding element with an axis extending along an axis ( 2 ) and a joining end which can be welded to a metallic base by means of an arc welding method, wherein the joining end has a central welding section (FIG. 4 ) with a welding surface ( 5 ) and one between the shaft ( 2 ) and the welding section ( 4 ) arranged flange portion ( 6 ) having an axially extending in the direction of the joining end annular collar ( 9 . 109 ) with an end face ( 11 ), wherein between the welding section ( 4 ) and the annular collar ( 9 ) one the welding section ( 4 ) surrounding recess ( 10 ) and wherein the end face ( 11 ) of the ring federation ( 9 . 109 ) opposite the center of the welding surface ( 5 ) is axially reset, characterized in that the welding section ( 4 ) between the welding surface ( 5 ) and the flange portion ( 6 ) has a cylindrical outer surface, that the inner diameter of the annular collar ( 9 . 109 ) about 1.5 times the outer diameter of the welding section ( 4 ) and that the end face ( 11 ) of the ring federation ( 9 ) from the center of the welding surface ( 5 ) has such a distance (x) that during welding the arc is applied to the welding section ( 4 ) and the annular collar ( 9 . 109 ) comes to rest against the base only at the end of the welding process. Schweißelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbund (9) des Flanschabschnitts (6) wenigstens 0,7 mm gegenüber der Mitte der Schweißfläche (5) zurückgesetzt ist.Welding element according to claim 1, characterized in that the annular collar ( 9 ) of the flange portion ( 6 at least 0 , 7 mm from the center of the welding surface ( 5 ) is reset. Schweißelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Außendurchmesser (D1) des Schweißabschnitts (4) und dem Innendurchmesser (D2) des Ringbundes (9) wenigstens 4 mm beträgt. Welding element according to one of claims 1 or 2, characterized in that the difference between the outer diameter (D 1 ) of the welding section ( 4 ) and the inner diameter (D 2 ) of the annular collar ( 9 ) is at least 4 mm. Schweißelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Schweißabschnitts (4) wenigstens 2 mm beträgt.Welding element according to one of the preceding claims, characterized in that the axial length of the welding section ( 4 ) is at least 2 mm. Schweißelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (D3) des Schafts (2) größer als der Außendurchmesser (D1) des Schweißabschnitts (4) und kleiner als der Innendurchmesser (D2) des Ringbunds (9) ist.Welding element according to one of the preceding claims, characterized in that the outer diameter (D 3 ) of the shaft ( 2 ) greater than the outer diameter (D 1 ) of the welding section ( 4 ) and smaller than the inner diameter (D 2 ) of the annular collar ( 9 ). Schweißelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbund (109) an wenigstens einer Stelle durch eine Aussparung (113) unterbrochen ist.Welding element according to one of the preceding claims, characterized in that the annular collar ( 109 ) at least one point through a recess ( 113 ) is interrupted. Schweißelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (6) und/oder der Ringbund (9) eine sich axial erstreckende Außenfläche (7) haben, die als Mehrkantfläche ausgebildet ist.Welding element according to one of the preceding claims, characterized in that the flange section ( 6 ) and / or the annular collar ( 9 ) an axially extending outer surface ( 7 ), which is designed as a polygonal surface. Schweißelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (6) und/oder der Ringbund (9) auf ihrer Außenseite mit einem hinterschnittenen Bereich, einer Nut oder einer dem Fügeende zugewandten Schulter versehen sind.Welding element according to one of the preceding claims, characterized in that the flange section ( 6 ) and / or the annular collar ( 9 ) are provided on its outer side with an undercut area, a groove or a shoulder facing the joining end. Schweißelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißabschnitt die Form eines Ringes oder Rohrabschnitts und eine ringförmige Schweißfläche hat.Welding element according to one of the preceding claims, characterized in that the welding section has the shape of a ring or pipe section and an annular welding surface.
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