DE102014220337A1 - Method for producing a connecting element and connecting element and CFRP component with such a connecting element - Google Patents

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Abstract

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselementes (16), insbesondere eine Schraube, ein Niet oder auch eine technische Befestigungsfeder, wird ein ummantelter Rohling (8) bereitgestellt, der einen Kern (3) aus einem metallischen Kernwerkstoff aufweist, auf den ein Mantel (4) aus einem metallischen Mantelwerkstoff aufgebracht ist. Der ummantelte Rohling (8) wird zur Ausbildung des Verbindungselements (16) durch zumindest einen Umformvorgang in eine gewünschte Endgeometrie mit in Längsrichtung variierender Querschnittsgeometrie gebracht, wobei der Kern (3) mit dem Mantel (4) infolge des zumindest einen Umformvorgangs miteinander verbunden wird.In the method for producing a connecting element (16), in particular a screw, a rivet or a technical fastening spring, a jacketed blank (8) is provided which has a core (3) of a metallic core material, on which a jacket (4 ) is applied from a metallic sheath material. The sheathed blank (8) is brought to form the connecting element (16) by at least one forming operation in a desired final geometry with varying longitudinally cross-sectional geometry, wherein the core (3) with the shell (4) is connected together as a result of at least one forming operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements sowie ein Verbindungselement und ein CFK-Bauteil mit einem derartigen Verbindungselement. The invention relates to a method for producing a connecting element and a connecting element and a CFRP component with such a connecting element.

Bei dem Verbindungselement handelt es sich insbesondere um ein Verbindungselement zur Verbindung von zwei Bauteilen miteinander. Insbesondere handelt es sich um eine Schraube. The connecting element is, in particular, a connecting element for connecting two components to one another. In particular, it is a screw.

In Abhängigkeit des jeweiligen Einsatzgebietes werden an Verbindungselemente unterschiedlichste Anforderungen gestellt, die zum Teil werkstofftechnisch widersprüchliche Eigenschaften der Verbindungselemente erfordern. So ist häufig eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig ausreichender Dehnung und hoher Korrosionsbeständigkeit gefordert. Im Kraftfahrzeugbau werden häufig Verbindungselemente aus Stahl oder Aluminium für den Leichtbau eingesetzt. Depending on the particular field of application, a wide variety of requirements are placed on connecting elements, some of which require material-technically contradictory properties of the connecting elements. Thus, a high strength is often required at the same time sufficient elongation and high corrosion resistance. In automotive often fasteners made of steel or aluminum are used for lightweight construction.

Im Bereich der Verbindung von Bauteilen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) können diese üblichen Verbindungselemente nicht eingesetzt werden. Grund hierfür sind die hohen elektrochemischen Potentialdifferenzen zwischen den Verschraubungspartnern. Beim Einsatz von Befestigungs- oder Verbindungselementen wie Schrauben und Nieten aus einem metallischen Werkstoff kann es bei Kontakt des Verbindungselements zu den elektrisch leitenden Kohlenstofffasern zu einer Kontaktkorrosion kommen. Besser geeignet sind Legierungen aus Titan oder Nickel, die jedoch sehr aufwändig zu verarbeiten sind und daher zu hohen Produktionskosten führen. Auch decken diese Materialien das geforderte Eigenschaftsprofil häufig nicht ab und sind zudem auch teurer als beispielsweise Aluminium oder Stahl. In the field of connection of components made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP), these conventional fasteners can not be used. The reason for this is the high electrochemical potential differences between the bolting partners. When using fasteners or fasteners such as screws and rivets made of a metallic material, there may be contact corrosion on contact of the connecting element to the electrically conductive carbon fibers. Alloys made of titanium or nickel are more suitable, but they are very expensive to process and therefore lead to high production costs. Also, these materials often do not cover the required property profile and are also more expensive than, for example, aluminum or steel.

Die DE 10 2007 003 276 B4 befasst sich mit einem solchen Problem der Verbindung eines CFK-Bauteils mit einem Metallbauteil mit Hilfe eines Verbindungselementes. Um eine Kontaktkorrosion des Verbindungselementes zu verhindern, sind diese aus einem nicht leitenden Material, beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet. Daneben bestehen sie auch aus Titan oder einer Titanlegierung oder anderen Werkstoffen, die in der galvanischen Spannungsreihe neutral gegenüber Metall und CFK-Werkstoffen sind. Bei den Verbindungselementen handelt es sich dabei um Nieten, Bolzen, Stifte oder auch Schrauben. The DE 10 2007 003 276 B4 deals with such a problem of the connection of a CFRP component with a metal component by means of a connecting element. In order to prevent contact corrosion of the connecting element, these are made of a non-conductive material, for example of a fiber-reinforced plastic. In addition, they also consist of titanium or a titanium alloy or other materials that are neutral in the galvanic voltage series to metal and CFRP materials. The fasteners are rivets, bolts, pins or screws.

Die Verwendung von Vollmetall-Verbindungselementen aus Titan ist vergleichsweise teuer. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, mit Titan beschichtete Verbindungselemente vorzusehen. So ist beispielsweise aus der JP 03261405 A ein Band zu entnehmen, auf dem beispielsweise eine Titanbeschichtung als Korrosion- und Verschleißschutz angebracht ist. The use of titanium full metal fasteners is relatively expensive. In principle, it is also possible to provide titanium-coated fasteners. For example, from the JP 03261405 A To remove a tape on which, for example, a titanium coating is applied as corrosion and wear protection.

Aus der JP 2001214915 A ist weiterhin eine selbstfurchende Schraube zu entnehmen, die aus Aluminium besteht, auf der eine nickelhaltige Hartbeschichtung aufgebracht ist. In ähnlicher Weise ist auch aus der JP 11210728 A eine Aluminiumschraube mit einer aufgebrachten Nickel-Beschichtung zu entnehmen. From the JP 2001214915 A Furthermore, it can be seen a self-tapping screw, which consists of aluminum, on which a nickel-containing hard coating is applied. In a similar way is also from the JP 11210728 A remove an aluminum screw with an applied nickel coating.

Um die unterschiedlichen z.T. werkstofftechnisch gegenläufigen Anforderungen zu erfüllen, werden zudem teilweise in den Werkstoff verstärkende Strukturen eingebracht oder die Verbindungselemente werden mit einer Beschichtung versehen. Dies ist jedoch häufig ebenfalls mit Nachteilen verbunden, beispielsweise ist eine Verarbeitung nur sehr beschränkt und aufwendig möglich. To the different z.T. In addition, materials that meet contradictory requirements are partially incorporated into the material reinforcing structures or the connecting elements are provided with a coating. However, this is often also associated with disadvantages, for example, processing is very limited and expensive.

Aus der DE 10 2009 032 990 A1 ist beispielsweise eine Schraube zu entnehmen, welche ein hohles mit einem Außengewinde versehenes Mantelelement aus Metall und ein darin eingebrachtes Kernelement aus einem Kunststoff enthaltenden Verbundwerkstoff umfasst. From the DE 10 2009 032 990 A1 For example, a screw can be seen, which comprises a hollow metal shell element provided with an external thread and a core element made of a plastic-containing composite material incorporated therein.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Befestigungs- oder Verbindungselement insbesondere für CFK-Bauteile anzugeben. Proceeding from this, the object of the invention is to specify an improved fastening or connecting element, in particular for CFRP components.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verbindungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein CFK-Bauteil mit einem derartigen Verbindungselement gemäß Anspruch 15. The object is achieved by a method having the features of claim 1. Furthermore, the object is achieved by a connecting element having the features of claim 11 and by a CFRP component with such a connecting element according to claim 15.

Bei dem Verbindungselement handelt es sich insbesondere um eine Schraube, ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Alternativ handelt es sich bei dem Verbindungselement auch um Nieten oder auch um sogenannte technische Federn, mit deren Hilfe zumindest mittelbar Bauteile miteinander verbunden werden. Insbesondere im Falle von Schrauben und Nieten handelt es sich grundsätzlich um bolzenförmige Verbindungselemente. Das Verbindungselement weist also allgemein eine in Längsrichtung variierende Querschnittsgeometrie, insbesondere einen variierenden Durchmesser auf. The connecting element is in particular a screw, but is not limited thereto. Alternatively, the connecting element is also a rivet or so-called technical spring, with the aid of which at least indirectly components are connected to one another. In particular, in the case of screws and rivets are basically bolt-shaped fasteners. The connecting element thus generally has a longitudinally varying cross-sectional geometry, in particular a varying diameter.

Die erfindungsgemäßen Verbindungselemente werden vorzugsweise zur Verbindung von CFK-Bauteilen untereinander oder an Bauteilen aus anderen Werkstoffen eingesetzt, vorzugsweise im Kraftfahrzeugbereich. The connecting elements according to the invention are preferably used for connecting CFRP components to one another or to components made of other materials, preferably in the motor vehicle sector.

Zum Herstellen des Verbindungselementes wird zunächst ein ummantelter Rohling bereitgestellt, welcher einen Kern aus einem Kernwerkstoff aufweist, auf den ein Mantel aus einem metallischen zum Kernwerkstoff verschiedenen Mantelwerkstoff aufgebracht ist. Der ummantelte Rohling wird schließlich zur Ausbildung des Verbindungselements in eine gewünschte Endgeometrie gebracht. Dies erfolgt durch zumindest einen Umformvorgang des ummantelten Rohlings. Vorzugsweise erfolgen mehrere aufeinanderfolgende Umformvorgänge. Von besonderer Bedeutung ist nunmehr, dass der Mantelwerkstoff nicht als Beschichtung, also nicht mit Hilfe eines Beschichtungsverfahrens auf den Kernwerkstoff aufgebracht ist. Die Verbindung zwischen dem Mantelwerkstoff und dem Kernwerkstoff erfolgt vielmehr durch den zumindest einen Umformvorgang. Vor der Umformung liegt der Mantel daher vorzugsweise lediglich am Kern an, ohne dass eine stoffschlüssige Verbindung infolge eines Beschichtungs- oder Auftragsverfahrens ausgebildet ist. For producing the connecting element, first a sheathed blank is provided, which has a core of a core material, onto which a sheath of a metallic sheath material different from the core material is applied. The coated blank is finally brought to form the connecting element in a desired final geometry. This is done by at least one forming process of the coated blank. Preferably, several successive forming operations take place. Of particular importance now is that the sheath material is not applied as a coating, so not by means of a coating method on the core material. The connection between the sheath material and the core material is carried out rather by the at least one forming process. Before forming, therefore, the sheath preferably lies against the core only, without a cohesive connection being formed as a result of a coating or application method.

Der Mantel wird allein durch mechanische Prozesse und Umformvorgänge auf den Kern aufgebracht. Hierzu wird beispielsweise ein Verbund aus Rohdraht mit darauf angebrachtem Mantel durch einen Ziehprozess auf ein gewünschtes Endmaß gezogen, wobei hierbei der gewünschte ummantelte Rohling ausgebildet wird. Auch durch die im Laufe des Herstellungsprozesses erfolgenden weiteren Umformvorgänge erfolgt eine feste unlösbare Verbindung. Zur Herstellung des Verbunds wird beispielsweise der Rohdraht aus Aluminium in ein Mantelrohr eingeführt oder der Rohdraht wird mit dem Mantelmaterial umwickelt etc.. Es erfolgt kein aktives stoffschlüssiges Verbinden beispielsweise durch ein bewusstes Verschweißen. Auch erfolgt kein Beschichten mit einem Beschichtungsverfahren, bei dem Mantelmaterial durch ein Sprüh-Streich- oder (galvanisches) Überzugsverfahren aufgebracht wird. Je nach gewähltem mechanischem Prozess zum Verbinden von Kern und Mantel kann allenfalls eine beispielsweise lokale stoffschlüssige Verbindung beispielsweise durch eine bei einem Einpressvorgang erzeugte Wärme nach Art eines Reibschweißens oder Diffusionsschweißens ausgebildet werden. Die aktive Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung durch aktives Zuführen eines Stoffes oder auch von Wärme ist dabei jedoch nicht vorgesehen. The jacket is applied to the core solely by mechanical processes and forming processes. For this purpose, for example, a composite of raw wire with coat attached thereto is pulled by a drawing process to a desired final dimension, in which case the desired coated blank is formed. Also by taking place in the course of the manufacturing process further forming operations is a solid permanent connection. For the production of the composite, for example, the raw wire made of aluminum is introduced into a jacket tube or the raw wire is wrapped with the jacket material, etc. There is no active cohesive bonding, for example, by a conscious welding. Also, no coating is done by a coating method in which cladding material is applied by a spray-spread or (galvanic) coating process. Depending on the selected mechanical process for connecting the core and the sheath, an example of a local cohesive connection can be formed, for example, by a heat generated during a press-fitting process in the manner of friction welding or diffusion welding. However, the active formation of a cohesive connection by active supply of a substance or of heat is not provided.

Durch diese Maßnahme lassen sich prozesstechnisch in einfacher Weise dicke Wandstärken des Mantels vor dem Umformen ausbilden, die ausreichend sind, um auch hohe Umformgrade auszuführen und gleichzeitig einen homogenen durchgehenden Mantel beim endgefertigten Verbindungselement zu gewährleisten. By this measure can be process technology in a simple way thick wall thicknesses of the shell form before forming, which are sufficient to perform even high degrees of deformation and at the same time to ensure a homogeneous continuous jacket in the finished fastener.

Die Verbindung zwischen dem Kern und dem Mantel wird letztendlich vorzugsweise ausschließlich durch den zumindest einen Umformvorgang ausgebildet. Hierbei werden auf den ummantelten Rohling Kräfte ausgeübt, die auch in radialer Richtung wirken, so dass der Mantel fest gegen den Kern gepresst wird und eine innige Verbindung ausgebildet wird. The connection between the core and the jacket is ultimately preferably formed exclusively by the at least one forming operation. In this case, forces are exerted on the sheathed blank, which also act in the radial direction, so that the sheath is pressed firmly against the core and an intimate connection is formed.

Bei dem Kernwerkstoff handelt es sich vorzugsweise um einen aushärtbaren Werkstoff, insbesondere ein Leichtmetall. Als Kernwerkstoff wird dabei vorzugsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung gemäß DIN EN ISO 573 verwendet. Bevorzugt wird eine besonders hochfeste Aluminiumlegierung verwendet. Alternativ auch Magnesium oder eine Magnesiumlegierung. Grundsätzlich können auch andere Materialien, insbesondere beispielsweise Stahl oder sonstige Eisenlegierungen verwendet werden. The core material is preferably a hardenable material, in particular a light metal. The core material is preferably aluminum or an aluminum alloy according to DIN EN ISO 573 used. Preferably, a particularly high-strength aluminum alloy is used. Alternatively, magnesium or a magnesium alloy. In principle, other materials, in particular, for example, steel or other iron alloys can be used.

Bei dem Mantelwerkstoff handelt es sich vorzugsweise um ein im Vergleich zum Kernwerkstoff edleres Metall, insbesondere Titan, eine Titanlegierung oder auch Nickel oder eine Nickellegierung oder auch ein Chrom-Nickel-Stahl. Der Begriff „edel“ bezieht sich hierbei auf die elektrochemische Spannungsreihe. Insgesamt wird daher ein Hybridbauteil geschaffen, welches insbesondere einen Aluminiumkern und einen edleren Metallmantel aufweist bzw. durch den Aluminiumkern und den Metallmantel gebildet ist. Aufgrund des Mantels wird dabei nur ein geringer Anteil des edleren Metalls benötigt, sodass insgesamt das Verbindungselement kostengünstig hergestellt werden kann. Insbesondere die Kombination des für den Leichtbau vorgesehenen Aluminiums mit einem Titan-Mantel eignet sich besonders für die Verwendung in CFK-Bauteilen zur Vermeidung von Kontaktkorrosion. Bei dem Mantelmaterial handelt es sich dabei vorzugsweise um ein selbstpassivierendes Material, welches also eine Schutzschicht ausbildet. The sheath material is preferably a noble metal compared to the core material, in particular titanium, a titanium alloy or else nickel or a nickel alloy or else a chromium-nickel steel. The term "noble" refers to the electrochemical series of voltages. Overall, therefore, a hybrid component is provided, which in particular has an aluminum core and a nobler metal shell or is formed by the aluminum core and the metal shell. Due to the jacket, only a small proportion of the nobler metal is needed, so that overall the connecting element can be produced inexpensively. In particular, the combination of the intended aluminum for lightweight construction with a titanium jacket is particularly suitable for use in CFRP components to prevent contact corrosion. The jacket material is preferably a self-passivating material, which therefore forms a protective layer.

Durch diese Maßnahme der Ummantelung des (Aluminium-)Rohlings mit einem edleren Metallmantel wird zum Einen der besondere Vorteil der Vermeidung einer Kontaktkorrosion erzielt. By this measure, the sheathing of the (aluminum) blank with a nobler metal shell on the one hand, the particular advantage of avoiding contact corrosion is achieved.

Gleichzeitig wird durch die Hybridausgestaltung mit dem Aluminiumkern und dem edleren Metallmantel nur ein geringer Anteil des teureren Metalls benötigt, so dass das Verbindungselement insgesamt kostengünstig hergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist weiterhin darin zu sehen, dass durch das Aluminium als Kernwerkstoff eine vergleichsweise geringe Dichte für den angestrebten Leichtbau verwirklicht ist. At the same time only a small proportion of the more expensive metal is required by the hybrid design with the aluminum core and the noble metal shell, so that the connecting element can be made overall cost. A further advantage is also to be seen in that a comparatively low density for the desired lightweight construction is realized by the aluminum as the core material.

Durch eine ausreichend große Wandstärke des Mantels ist ein zuverlässiger Schutz des Kerns gewährleistet. Auch lässt sich durch die Kombination dieses dicken Mantels mit dem Kern in geeigneter Weise auch das mechanische Anforderungsprofil zielgerichtet einstellen, wie beispielsweise eine angestrebte niedrige Dichte, eine hohe Festigkeit, eine ausreichende Dehnung etc. Durch den Umformvorgang zur Ausbildung der Endgeometrie wird ergänzend der Vorteil erzielt, dass durch den dabei ausgeübten Druck die Mantelschicht ergänzend verfestigt wird und insbesondere auch eine Kaltverfestigung auftritt, so dass insgesamt die Festigkeit verbessert wird. A sufficiently large wall thickness of the shell ensures reliable protection of the core. The combination of this thick jacket with the core also makes it possible to set the mechanical requirement profile in a targeted manner, such as, for example, one Desired low density, high strength, sufficient elongation, etc. By the forming process to form the final geometry is additionally achieved the advantage that the shell layer is additionally solidified by the pressure exerted and in particular also a work hardening occurs, so that overall improves the strength becomes.

Je nach Anwendungsfall werden auch andere Werkstoffe für den Mantel verwendet. Beispielsweise wird ein Werkstoff mit guter elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere Kupfer oder eine Kupferlegierung verwendet. Das hier beschriebene Verfahren wird daher beispielsweise auch zur Ausbildung von Kontakt-Verbindungselementen, wie beispielsweise eine Kontaktschraube herangezogen. Depending on the application, other materials are used for the jacket. For example, a material with good electrical conductivity, in particular copper or a copper alloy is used. The method described here is therefore also used for example for the formation of contact connection elements, such as a contact screw.

Bei dem ummantelten Rohling handelt es sich um einen strangförmigen Körper, insbesondere nach Art eines Rohdrahtes. Der Mantel ist daher nach Art eines Claddings auf einen Aluminium-Rohdraht aufgebracht. Zur Herstellung eines derartigen ummantelten Kerndrahtes wird auf bekannte Herstelltechnologien zurückgegriffen, wie sie beispielsweise zur Herstellung von elektrischen Leiterdrähten, beispielsweise sogenannte kupferplattierte Leiterdrähte herangezogen werden. The sheathed blank is a strand-shaped body, in particular in the manner of a raw wire. The jacket is therefore applied in the manner of a cladding on an aluminum raw wire. To produce such a sheathed core wire, recourse is made to known production technologies, such as those used, for example, for the production of electrical conductor wires, for example so-called copper-clad conductor wires.

In Abhängigkeit der gewählten Materialien und / oder des Anforderungsprofils wird zur Erzielung von hohen Festigkeiten zweckdienlicherweise eine Wärmebehandlung durchgeführt. Insbesondere wird beispielsweise der Aluminium-Kern insbesondere vor dem Umformprozess einer Wärmebehandlung unterzogen, bevor anschließend der Mantelwerkstoff aufgebracht wird. Depending on the selected materials and / or the requirement profile, a heat treatment is expediently carried out in order to achieve high strengths. In particular, for example, the aluminum core is subjected to a heat treatment, in particular before the forming process, before the cladding material is subsequently applied.

Der ummantelte Rohling wird üblicherweise als Meterware nach Art eines Rohdrahts bereitgestellt. Aus diesem wird durch Ablängen und Umformen das Verbindungselement hergestellt. Zur Ausbildung dieses ummantelten Rohdrahts wird auf ein herkömmliches, bekanntes Herstellverfahren zurückgegriffen, wie es beispielsweise bei Kupferplattierten elektrischen Leiterdrähten bekannt ist, beispielsweise so genannte „Copper Clad Aluminium-Drähte“. Hierbei wird beispielsweise ein Aluminium-Ausgangsrohdraht mit einem Mantel versehen, und der so gebildete Verbund wird anschließend durch beispielsweise einen Ziehprozess auf einen gewünschten Enddurchmesser gezogen, welcher dann für den Rohling weiterverarbeitet wird, indem dieser zunächst abgelängt und später dann auch mehrfach umgeformt wird. The jacketed blank is usually provided by the meter in the manner of a raw wire. For this, the connecting element is produced by cutting and forming. To form this sheathed raw wire is resorted to a conventional, known manufacturing method, as is known for example in copper-plated electrical conductor wires, for example, so-called "Copper Clad aluminum wires". In this case, for example, an aluminum starting raw wire is provided with a jacket, and the composite thus formed is then drawn by, for example, a drawing process to a desired final diameter, which is then further processed for the blank by this first cut to length and then later also formed several times.

Alternativ hierzu ist der Kern als ein Einlegeteil ausgebildet, welches in ein beispielsweise vorgeformtes Hülsenelement aus dem Mantelwerkstoff eingelegt, insbesondere eingepresst wird. Das Einlegeteil sowie das Hülsenelement sind dabei vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Das Hülsenelement ist dabei vorzugsweise wahlweise rohrförmig oder auch topf- oder napfförmig ausgebildet, weist also an einer Seite eine geschlossene Stirnseite auf. Alternatively, the core is formed as an insert, which is inserted in an example preformed sleeve member of the shell material, in particular pressed. The insert and the sleeve member are preferably cylindrical. The sleeve member is preferably optionally tubular or pot-shaped or cup-shaped, thus has on one side a closed end face.

Alternativ können das Einlegeteil und das Hülsenelement bereits auch eine Vorform aufweisen, und sind beispielsweise im Falle einer Schraube mit einem Kopf und Schaftteil versehen. Das Hülsenelement ist entsprechend komplementär vorgeformt, so dass das Einlegeteil im Hülsenelement passgenau einliegt. Alternatively, the insert and the sleeve member may already have a preform, and are provided for example in the case of a screw with a head and shaft part. The sleeve member is correspondingly preformed complementary, so that the insert rests accurately fit in the sleeve member.

Zweckdienlicherweise wird bei dem Umformvorgang zur Ausbildung der Endgeometrie in den ummantelten Rohling ein Gewinde eingeformt. Dabei wird zweckdienlicherweise sowohl der Kern als auch der Mantel verformt. Conveniently, a thread is formed in the forming process to form the final geometry in the sheathed blank. In this case, both the core and the sheath are expediently deformed.

Der Mantel weist beim ummantelten Rohling zweckdienlicherweise eine Wandstärke im Bereich von 1 bis 5 mm auf. Im endgefertigten Zustand weist der Mantel beim Verbindungselement zweckdienlicherweise noch eine Wandstärke im Bereich von 0,1 bis 3 mm auf. Insbesondere lässt sich durch das hier beschriebene Verfahren eine hohe Wandstärke einstellen, die beispielsweise bis zu 25% des Durchmessers eines Schaftbereichs im endgefertigten Zustand beträgt. Die Wandstärke liegt dabei beispielsweise bei mindestens 10% des Durchmessers des Schaftbereiches im endgefertigten Zustand. The jacket expediently has a wall thickness in the range of 1 to 5 mm in the case of the sheathed blank. In the finished state, the jacket expediently still has a wall thickness in the range of 0.1 to 3 mm in the connection element. In particular, can be adjusted by the method described here, a high wall thickness, for example, up to 25% of the diameter of a shaft portion in the finished state. The wall thickness is for example at least 10% of the diameter of the shaft area in the finished state.

Bei der Umformung zur Endgeometrie werden üblicherweise mehrere Umformvorgänge durchgeführt. Im Falle einer Schraube wird zum Beispiel zunächst ein Kopfbereich mit daran anschließendem Schaftbereich ausgebildet. Gleiches gilt üblicherweise beispielsweise auch bei einem Niet. Bei der Ausformung eines Kopfbereichs mit daran anschließendem Schaftbereich ist üblicherweise ein sehr großer Umformgrad erforderlich. Durch die Bereitstellung eines ummantelten Kerndrahtes mit einer hohen Mantelwandstärke ist zuverlässig sichergestellt, dass trotz dieses hohen Umformgrades der Mantel nicht reißt. When forming to final geometry usually several forming operations are performed. In the case of a screw, for example, first a head region is formed with a subsequent shaft region. The same usually applies, for example, in a rivet. In the formation of a head region with adjoining shaft region usually a very large degree of deformation is required. By providing a sheathed core wire with a high sheath wall thickness is reliably ensured that despite this high degree of deformation of the jacket does not crack.

Aufgrund der Umformung des Rohlings mit dem Mantelwerkstoff weist in bevorzugter Ausgestaltung das Verbindungselement im endgefertigten Zustand eine in Abhängigkeit eines Umformgrades variierende Wandstärke des Mantelwerkstoffes über die Länge des Verbindungselements auf. Allgemein wird mit dem Umformgrad der Logarithmus des Verhältnisses der Ausgangsgeometrie (Länge, Dicke) zur umgeformten Endgeometrie verstanden. Insbesondere beispielsweise der Logarithmus des Anfangsdurchmessers zum umgeformten Enddurchmesser. Grundsätzlich weisen Verbindungselemente Bereiche mit unterschiedlichen Umformgraden auf. So weist allgemein der Kopfbereich, insbesondere im Übergang zu einem Schaftbereich einen sehr hohen Umformgrad auf. In einem Gewindebereich einer Schraube, also in Folge des Einbringens des Gewindes, weist das Verbindungselement demgegenüber einen geringeren Umformgrad und damit auch eine andere Wandstärke des Mantelwerkstoffs auf. Due to the deformation of the blank with the sheath material, the connecting element in the finished state has a varying depending on a degree of deformation wall thickness of the sheath material over the length of the connecting element in a preferred embodiment. In general, the degree of deformation is understood to be the logarithm of the ratio of the initial geometry (length, thickness) to the transformed final geometry. In particular, for example, the logarithm of the initial diameter to the converted final diameter. Basically, fasteners have areas with different degrees of deformation. So In general, the head region, in particular in the transition to a shaft region, has a very high degree of deformation. In a threaded region of a screw, that is, as a result of introducing the thread, the connecting element, in contrast, a lower degree of deformation and thus also a different wall thickness of the sheath material.

Dabei ist insgesamt bevorzugt eine starke Umformung vorgesehen, bei der der Querschnitt des ummantelten Rohlings um 25% bis 75%, insbesondere um zumindest 50% verändert wird. In this case, overall, a strong deformation is preferably provided, in which the cross-section of the coated blank is changed by 25% to 75%, in particular by at least 50%.

Das insbesondere nach diesem Verfahren hergestellte Verbindungselement weist daher einen Kern aus einem Kernwerkstoff, insbesondere Aluminium auf, mit einem darauf angebrachten, vergleichsweise dickwandigen Mantel aus einem Mantelwerkstoff, insbesondere Titan oder einer Titanlegierung. Ein kennzeichnendes Merkmal für dieses Herstellungsverfahren ist dabei darin zu sehen, dass der Mantel nicht als Beschichtung aufgebracht ist sondern durch den zumindest einen Umformvorgang, also allein durch einen mechanischen Herstellschritt, mit dem Kern verbunden ist. Hierzu wird insbesondere auf einen vorgefertigten ummantelten Rohdraht zurückgegriffen. Im endgefertigten Zustand ist daher der Kern zumindest zu einer Stirnseite und vorzugsweise zu beiden Stirnseiten hin offen. Im Kopf- und/oder im Fußbereich weist der Kern eine offene, von außen zugängliche Stirnseite ohne eine Bedeckung mit dem Mantelwerkstoff auf. Dies ist jedoch im Hinblick auf die Eingangs angesprochene Korrosionsbeständigkeit unkritisch, da in diesen Bereichen kein Kontakt mit dem CFK-Werkstück auftritt. Zudem ist durch den vergleichsweise dicken Mantelwerkstoff auch ein ausreichender Abstand eingestellt. The connecting element produced in particular according to this method therefore has a core of a core material, in particular aluminum, with a comparatively thick-walled jacket of a jacket material, in particular titanium or a titanium alloy, mounted thereon. A characteristic feature of this production method is to be seen in the fact that the jacket is not applied as a coating but is connected to the core by the at least one forming operation, that is, solely by a mechanical manufacturing step. For this purpose, recourse is made in particular to a prefabricated, sheathed raw wire. In the finished state, therefore, the core is open at least to one end face and preferably to both end faces. In the head and / or foot area, the core has an open, externally accessible end face without covering with the jacket material. However, this is not critical with respect to the input addressed corrosion resistance, since no contact with the CFRP workpiece occurs in these areas. In addition, the comparatively thick jacket material also sets a sufficient distance.

Ein derartiges Verbindungselement wird vorzugsweise an einem CFK-Bauteil angebracht, um beispielsweise zwei Bauteile miteinander zu verbinden, wobei zumindest eines hiervon ein CFK-Bauteil ist. Dieses CFK-Bauteil wird dabei insbesondere in ein Kraftfahrzeug eingesetzt. Such a connecting element is preferably attached to a CFRP component in order, for example, to connect two components to each other, at least one of which is a CFRP component. This CFRP component is used in particular in a motor vehicle.

Zusammenfassend wird durch das spezielle Herstellungsverfahren ein Verbindungselement, insbesondere eine Schraube bereitgestellt, aus der Kombination zweier Metalle aus verschiedenen Legierungssystemen. Der Mantelwerkstoff umschließt dabei nahezu vollständig den Kernwerkstoff (bis auf die Stirnseiten). Die Verbindung der beiden Materialien wird dabei vorzugsweise ausschließlich umformtechnisch hergestellt. Als Kernwerkstoff wird das vergleichsweise günstige, leichte Aluminium oder eine Aluminiumlegierung eingesetzt und als Mantelwerkstoff das korrosionsbeständige Titan oder eine Titanlegierung. Insgesamt ist dadurch das Verbindungselement gegenüber einer Schraube beispielsweise aus einer Titanlegierung leichter, kostengünstiger und gleichzeitig auch belastbarer im Vergleich zu einer reinen Aluminiumschraube und im Vergleich zu Aluminiumschraube auch beständig gegen eine Korrosion in CFK-Bauteilen. Durch den Mantelwerkstoff werden auch Beschädigungen an der Oberfläche durch die hohe Schichtdicke des Mantelwerkstoffes toleriert, im Gegensatz zu herkömmlichen Beschichtungen, die üblicherweise lediglich im Mikrometerbereich aufgebracht werden. In summary, the special manufacturing method provides a connecting element, in particular a screw, from the combination of two metals from different alloy systems. The sheath material almost completely encloses the core material (except for the front sides). The compound of the two materials is preferably produced exclusively by forming technology. As a core material, the comparatively cheap, lightweight aluminum or an aluminum alloy is used and as a shell material, the corrosion-resistant titanium or a titanium alloy. Overall, this makes the connecting element to a screw, for example, a titanium alloy lighter, less expensive and at the same time more resilient compared to a pure aluminum screw and compared to aluminum screw also resistant to corrosion in CFRP components. Due to the jacket material, damage to the surface due to the high layer thickness of the sheath material is tolerated, in contrast to conventional coatings, which are usually applied only in the micrometer range.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS.

1 illustriert ein Herstellverfahren zur Herstellung des Verbindungselements ausgehend von einem ummantelten Rohdraht und 1 illustrates a manufacturing method for producing the connecting element starting from a sheathed raw wire and

2 zeigt eine alternative Herstellungsmethode mit der Verwendung eines Einlegeteils. 2 shows an alternative manufacturing method with the use of an insert.

Bei einer ersten in 1 dargestellten Ausführungsvariante wird zunächst ein Rohdraht 2 aus einem Kernwerkstoff, insbesondere Aluminium oder einer hochfesten Aluminiumlegierung bereitgestellt. Bei dem Rohdraht 2 handelt es sich insbesondere um einen massiven Rohdraht 2, wie aus der auf der rechten Seite dargestellten Querschnittsansicht zu entnehmen ist. Anschließend wird dieser Aluminium-Rohdraht 2 von einem Mantel 4 aus einem Mantelwerkstoff ummantelt, so dass ein ummantelter Rohling 6 ausgebildet ist. Dadurch wird ein ummantelter Rohdraht 6 erhalten mit einem durch den Rohdraht 2 gebildeten Kern 3 und dem Mantel 4. Dieser wird bevorzugt noch auf einen gewünschten Durchmesser gezogen werden. Der Kern 3 ist allgemein als massiver Kern 3 ausgebildet. At a first in 1 illustrated embodiment is first a raw wire 2 made of a core material, in particular aluminum or a high-strength aluminum alloy. At the raw wire 2 it is in particular a massive raw wire 2 , as can be seen from the cross-sectional view shown on the right side. Subsequently, this aluminum raw wire 2 from a coat 4 encased in a sheath material, leaving a sheathed blank 6 is trained. This turns into a jacketed raw wire 6 get with one through the raw wire 2 formed core 3 and the coat 4 , This is preferably still drawn to a desired diameter. The core 3 is generally considered a massive core 3 educated.

Bevorzugt erfolgt eine Temperaturbehandlung zur Härtung allenfalls an einem Zwischenprodukt, beispielsweise nur an dem Rohdraht 2 aus dem Kernwerkstoff oder auch an dem ummantelten Rohdraht 6, vorzugsweise nachdem dieser auf den gewünschten Enddurchmesser gezogen ist. Eine Verfestigung des Mantelwerkstoffes erfolgt durch den nachfolgenden Umformvorgang, also durch eine Kaltverfestigung. Eine Temperaturbehandlung zur Härtung erfolgt daher vorzugsweise nicht am endgefertigten Verbindungselement. Preferably, a temperature treatment for curing takes place at most on an intermediate product, for example only on the raw wire 2 from the core material or also on the coated raw wire 6 , preferably after it has been pulled to the desired final diameter. A solidification of the jacket material is carried out by the subsequent forming process, ie by work hardening. A temperature treatment for curing therefore preferably does not take place on the finished connecting element.

Aus diesem ummantelten Rohdraht 6 wird dann durch Ablängen zunächst ein ummantelter Rohling 8 hergestellt, welcher durch einen ersten Grob-Umformprozess zu einem ummantelten Vorformling 10 ausgebildet wird. Im Ausführungsbeispiel einer Schraube wird hierbei ein Kopfbereich 12 sowie ein Schaftbereich 14 ausgebildet. From this jacketed raw wire 6 is then by cutting first a jacketed blank 8th produced by a first coarse-forming process to a jacketed preform 10 is trained. In the embodiment of a screw in this case is a header 12 and a shaft area 14 educated.

Insbesondere bei der Verwendung von Aluminium als Kernwerkstoff und / oder als Mantelwerkstoff erfolgt die Grobumformung durch ein Fließpressen und/ oder Stauchen, um die gewünschten hohen Umformgrade erreichen zu können. In particular, when using aluminum as a core material and / or as a sheath material coarse deformation takes place by a Extrusion and / or upsetting to achieve the desired high degrees of deformation can.

In einem anschließenden Umformprozess wird dann – im Falle einer Schraube – ein Gewinde 18 in den Schaftbereich 14 zur Ausbildung des endgefertigten Verbindungselements 16 eingebracht. Dies erfolgt üblicherweise durch einen Walzprozess. Bei dieser Herstellungsvariante zeigen die gegenüberliegenden Stirnseiten des Verbindungselements 16 jeweils den Kern 3 mit einer freien Stirnseite, welcher konzentrisch von dem Mantel 4 umgeben ist. Dieser nachfolgende Umformprozess weist dabei üblicherweise geringere Umformgrade als die Grobumformung auf. In a subsequent forming process then - in the case of a screw - a thread 18 in the shaft area 14 for the formation of the finished connecting element 16 brought in. This is usually done by a rolling process. In this manufacturing variant, the opposite end faces of the connecting element 16 each the core 3 with a free end which is concentric with the jacket 4 is surrounded. This subsequent forming process usually has lower degrees of deformation than the coarse deformation.

Bei der in 2 dargestellten alternativen Variante (rechte Bildhälfte) wird zunächst ein Hülsenelement 20 aus dem Mantelwerkstoff bereitgestellt, welches insgesamt vorzugsweise in etwa topfförmig ausgebildet ist, also vorzugsweise einen Boden aufweist. Diese ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ ist es auch rohrförmig ausgebildet, wie auf der linken Bildhälfte dargestellt ist, weist also an seinen beiden gegenüberliegenden Stirnseiten keinen Mantelwerkstoff auf. Gemäß der in der Figur dargestellten Variante ist das Hülsenelement 20 insgesamt zylindrisch ausgebildet. Alternativ hierzu kann es auch bereits vorgeformt sein mit einem Kopfbereich und einem Schaftbereich. At the in 2 shown alternative variant (right half) is first a sleeve member 20 provided from the sheath material, which is preferably formed overall cup-shaped, so preferably has a bottom. However, this is not mandatory. Alternatively, it is also tubular, as shown on the left half of the picture, thus has no jacket material on its two opposite end faces. According to the variant shown in the figure, the sleeve member 20 overall cylindrical. Alternatively, it may also be preformed with a head portion and a shaft portion.

Alternativ zu der Anordnung des Bodens am stirnseitigen Ende des Schaftes ist der Boden am gegenüberliegenden Ende ausgebildet, so dass also der Kopfbereich 12 von dem Mantel 4 überdeckt ist. As an alternative to the arrangement of the bottom at the front end of the shaft, the bottom is formed at the opposite end, so that the head area 12 from the coat 4 is covered.

In den freien Innenraum dieses Hülsenelements 20 wird ein Einlegeteil 22 eingesetzt, insbesondere eingepresst. Je nach gewähltem mechanischen Prozess zum Verbinden von Kern und Mantel kann allenfalls eine beispielsweise lokale stoffschlüssige Verbindung beispielsweise durch eine bei dem Einpressvorgang erzeugte Wärme nach Art eines Reibschweißens oder Diffusionsschweißens ausgebildet werden. Die aktive Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung durch aktives Zuführen eines Stoffes oder auch von Wärme ist dabei jedoch nicht vorgesehen. In the free interior of this sleeve element 20 becomes an insert part 22 used, in particular pressed. Depending on the selected mechanical process for connecting the core and the sheath, an example of a local cohesive connection can be formed, for example, by a heat generated during the press-fitting process in the manner of friction welding or diffusion welding. However, the active formation of a cohesive connection by active supply of a substance or of heat is not provided.

Das Einlegeteil 22 bildet den späteren Kern 3 aus dem Kernwerkstoff aus. Dieses kombinierte Bauteil aus etwa zylindrischen Hülsenelement 20 und darin eingesetztem Einlegeteil 22 wird anschließend einem ersten Umformungsprozess zur Ausbildung des Kopfbereichs 12 und des Schaftbereichs 14 unterzogen. Anschließend wird dann noch – in 2 nicht näher dargestellt – auf den Schaftbereich 14 das Gewinde 18 aufgebracht. Durch das Bodenteil des Hülsenelements 20 tritt im Unterschied zu der vorher beschriebenen Herstellungsvariante das Kernmaterial an der bodenseitigen Stirnfläche nicht an der Oberfläche heraus. The insert 22 forms the later core 3 from the core material. This combined component of approximately cylindrical sleeve element 20 and insert inserted therein 22 is then a first forming process for forming the head area 12 and the shaft area 14 subjected. Then it will be - in 2 not shown in detail - on the shaft area 14 the thread 18 applied. Through the bottom part of the sleeve element 20 In contrast to the manufacturing variant described above, the core material does not emerge on the bottom end face on the surface.

In den Querschnittsdarstellungen der 2 ist jeweils noch im Kopfbereich 12 eine fakultative Werkzeugaufnahme 24 dargestellt, beispielsweise eine Innen-Mehrkantaufnahme. Alternativ ist diese auch als Außenmehrkant ausgebildet. Die Ausgestaltung des Werkzeugangriffes erfolgt in einer Variante durch einen Umformprozess nachfolgend zum Einpressen des Einlegeteils 22 in das Hülsenelement 20. Ist der Kopfbereich 12 mit einem Boden aus dem Mantelwerkstoff verschlossen, so ist in dieser bevorzugten Ausführungsvariante der Werkzeugangriff mit einer Schicht aus dem Mantelwerkstoff versehen. In the cross-sectional representations of 2 is still in the header 12 an optional tool holder 24 represented, for example, an internal polygonal recording. Alternatively, this is also designed as external polygon. The design of the tool attack is done in a variant by a forming process below for pressing the insert 22 in the sleeve element 20 , Is the head area 12 closed with a bottom of the shell material, so in this preferred embodiment of the tool attack is provided with a layer of the shell material.

Allgemein ist in bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass sowohl der Kernwerkstoff als auch der Mantelwerkstoff vor dem Zusammenbringen zu einem Verbundelement zunächst homogenisiert wird, um eine gleichmäßige Verteilung der verschiedenen Legierungselemente, welche für eine Mischkristallbildung und Ausscheidungsphasen für die mechanischen Eigenschaften verantwortlich sind, zu erreichen. Wie bereits erwähnt, wird nach dem Zusammenfügen der Verbund gemeinsam verformt, insbesondere auf einen gewünschten Enddurchmesser gezogen. Durch die Umformung wird allgemein eine enge Verbindung zwischen Kern- und Mantelwerkstoff ausgebildet, sodass diese vorzugsweise allein durch die Umformung unmittelbar miteinander verbunden sind. Durch die bereits erwähnte Wärmebehandlung zum Zweck des Aushärtens nach Ausbildung des Verbunds, insbesondere nach dem Ziehprozess, ist darüber hinaus eine chemische Anbindung, beispielsweise ein gezieltes Legieren durch Diffusion der Legierungsbestandteile des Mantels auf dem Kern und umgekehrt möglich. Bei diesem Aushärten wird ein vorgegebenes Temperaturprofil bei der Wärmebehandlung durchlaufen, um eine gewünschte Festigkeit einzustellen. Eine Härtung durch thermische Behandlung des gesamten endgefertigten Verbindungselements 16, also nach der Umformung erfolgt vorzugsweise nicht. Generally, it is provided in a preferred embodiment that both the core material and the shell material is first homogenized prior to bringing into a composite element in order to achieve a uniform distribution of the various alloying elements, which are responsible for a mixed crystal formation and precipitation phases for the mechanical properties. As already mentioned, the composite is deformed together after assembly, in particular pulled to a desired final diameter. By forming a close connection between the core and sheath material is generally formed so that they are preferably connected directly to each other solely by the deformation. By the already mentioned heat treatment for the purpose of curing after formation of the composite, in particular after the drawing process, a chemical bonding, for example, a targeted alloying by diffusion of the alloy constituents of the shell on the core and vice versa is possible. In this curing, a predetermined temperature profile is subjected to the heat treatment to set a desired strength. Curing by thermal treatment of the entire finished connecting element 16 , So after the forming is preferably not.

Bei nicht gleichartigen Werkstoffen für den Mantel 4 und dem Kern 3, ist bei der Wärmebehandlung ein Eindiffundieren des Mantelwerkstoffs in den Kernwerkstoff gezielt ermöglicht, sodass dieser auflegiert wird. Dadurch wird bevorzugt ein Härtegradient in radialer Richtung durch ein gezieltes Auflegieren erreicht. For non-similar materials for the jacket 4 and the core 3 , In the heat treatment, a diffusion of the sheath material into the core material is specifically made possible, so that it is alloyed. As a result, a hardness gradient in the radial direction is preferably achieved by targeted alloying.

Ergänzend ist allgemein in bevorzugter Ausgestaltung zwischen dem Mantel 4 und dem Kern bei Bedarf noch eine Sperrschicht angeordnet. Diese besteht bevorzugt aus einem Metall, welches nicht mit den Werkstoffen des Kerns bzw. des Mantels reagiert. Bei einem Al-Kern und einem Titanmantel wird beispielsweise eine Reaktion von Titan mit Aluminium und damit die Ausbildung einer Titanaluminid-Zwischenschicht verhindert. Eine solche kann bei einer lokalen Überspannung Risskeime ausbilden. Die Sperrschicht verhindert also beispielsweise, dass Risse im innenliegenden Kern quasi als Risskeime sich in den Mantel fortsetzen. In addition, generally in a preferred embodiment between the jacket 4 and the core, if necessary, still arranged a barrier layer. This preferably consists of a metal which does not react with the materials of the core or of the jacket. For example, in the case of an Al core and a titanium shell, a reaction of titanium with Aluminum and thus prevents the formation of a titanium aluminide intermediate layer. Such can form crack germs in the case of a local overvoltage. Thus, for example, the barrier layer prevents cracks in the inner core from continuing into the cladding as cracking nuclei.

Wie sich aus der vorgehenden Beschreibung ergibt, ist die Mantelschicht bereits vor der Umformung, insbesondere der Ausbildung des Kopfbereichs 12, aufgebracht. Die Ausbildung des Kopfbereichs erfolgt durch eine Kaltumformung und wird aufgrund des hohen Umformgrads auch als Kaltmassivumformung bezeichnet. Bei der Umformung erfolgt eine Querschnittsreduzierung vorzugsweise im Bereich von 25% bis 75%, insbesondere von zumindest 50%. Der Mantel 4 weist hierfür eine ausreichend dicke Wandstärke d auf. Zudem weist der Mantelwerkstoff auch eine ausreichende Duktilität auf, um ein Reißen des Mantelwerkstoffs zu vermeiden. Die minimale Wandstärke d liegt hier bei einigen 100 µm. As can be seen from the preceding description, the cladding layer is already before the deformation, in particular the formation of the head region 12 , applied. The formation of the head area is carried out by cold forming and is also referred to as cold mass forming due to the high degree of deformation. During the forming, a cross-sectional reduction preferably takes place in the range of 25% to 75%, in particular of at least 50%. The coat 4 has a sufficiently thick wall thickness d for this purpose. In addition, the sheath material also has sufficient ductility to prevent cracking of the sheath material. The minimum wall thickness d is here at some 100 microns.

Die Wandstärke d variiert dabei über die Ausdehnung des Verbindungselements 16 in Abhängigkeit des Umformgrades, welcher positionsabhängig ist. So zeigt der Mantel 4 allgemein in Bereichen hoher Umformgrade eine geringere Wandstärke d als in Bereichen geringer Umformgrade. The wall thickness d varies over the extent of the connecting element 16 depending on the degree of deformation, which is position-dependent. This is how the coat shows 4 generally in areas of high degrees of deformation a smaller wall thickness d than in areas of low degrees of deformation.

Das Verbindungselement 16 wird insbesondere zur Verbindung von CFK-Bauteilen mit weiteren CFK-Bauteilen oder auch mit metallischen oder sonstigen Bauteilen verwendet, und zwar insbesondere im Kraftfahrzeugbereich. Im montierten Zustand sind daher CFK-Bauteile eines Kraftfahrzeuges mit Hilfe der Verbindungselemente 16 befestigt. The connecting element 16 is used in particular for the connection of CFRP components with other CFRP components or with metallic or other components, in particular in the automotive sector. In the assembled state are therefore CFRP components of a motor vehicle with the help of the connecting elements 16 attached.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

2 2
Rohdraht raw wire
3 3
Kern core
4 4
Mantel coat
6 6
ummantelter Rohdraht jacketed raw wire
8 8th
ummantelter Rohling coated blank
10 10
ummantelter Vorformling coated preform
12 12
Kopfbereich head area
14 14
Schaftbereich shaft area
16 16
Verbindungselement connecting element
18 18
Gewinde thread
20 20
Hülsenelement sleeve member
22 22
Einlegeteil insert
24 24
Werkzeugaufnahme tool holder
d d
Wandstärke Wall thickness

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102009032990 A1 [0009] DE 102009032990 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN EN ISO 573 [0018] DIN EN ISO 573 [0018]

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselementes (16), insbesondere eine Schraube, ein Niet oder auch eine technische Befestigungsfeder, bei dem ein ummantelter Rohling (8) bereitgestellt wird, der einen Kern (3) aus einem metallischen Kernwerkstoff aufweist, auf den ein Mantel (4) aus einem metallischen Mantelwerkstoff aufgebracht ist und der ummantelte Rohling (8) zur Ausbildung des Verbindungselements (16) durch zumindest einen Umformvorgang in eine gewünschte Endgeometrie mit in Längsrichtung variierender Querschnittsgeometrie gebracht wird, wobei der Kern (3) mit dem Mantel (4) infolge des zumindest einen Umformvorgangs miteinander verbunden wird. Method for producing a connecting element ( 16 ), in particular a screw, a rivet or even a technical fastening spring, in which a sheathed blank ( 8th ), which has a core ( 3 ) of a metallic core material onto which a jacket ( 4 ) is applied from a metallic sheath material and the sheathed blank ( 8th ) for forming the connecting element ( 16 ) is brought by at least one forming operation in a desired final geometry with longitudinally varying cross-sectional geometry, wherein the core ( 3 ) with the coat ( 4 ) is joined together as a result of the at least one forming operation. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Kernwerkstoff ein aushärtbarer Werkstoff, insbesondere ein Leichtmetall verwendet wird.  A method according to claim 1, wherein a curable material, in particular a light metal is used as the core material. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Kernwerkstoff Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet wird. The method of claim 1 or 2, wherein the core material is aluminum or an aluminum alloy is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Mantelwerkstoff ein im Verglich zum Kernwerkstoff edleres Metall, insbesondere Titan, eine Titanlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, in which a metal which is more noble in comparison to the core material, in particular titanium, a titanium alloy, nickel or a nickel alloy is used as the jacket material. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der ummantelte Rohling (8) als eine Meterware bereitgestellt wird, aus dem durch Ablängen und Umformen das Verbindungselement (16) hergestellt wird. Method according to one of the preceding claims, in which the encased blank ( 8th ) is provided as a meter, from which by cutting and forming the connecting element ( 16 ) will be produced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kern (3) als ein Einlegeteil (22) ausgebildet ist und der Mantelwerkstoff durch ein Hülsenelement (20) gebildet wird. Method according to one of the preceding claims, in which the core ( 3 ) as an insert ( 22 ) is formed and the shell material by a sleeve member ( 20 ) is formed. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem ein Vorformling mit dem Einlegeteil (22) bereitgestellt wird, aus dem durch den Umformvorgang eine gewünschte Endgeometrie des Verbindungselements (16) ausgebildet wird. Method according to the preceding claim, in which a preform with the insert ( 22 ) is provided, from which by the forming process, a desired end geometry of the connecting element ( 16 ) is formed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in den ummantelten Rohling (8) ein Gewinde (18) eingeformt wird. Method according to one of the preceding claims, in which in the coated blank ( 8th ) a thread ( 18 ) is formed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Mantel (4) beim Rohling (8) eine Wandstärke (d) im Bereich von 1 bis 5 mm und weiterhin vorzugsweise im endgefertigten Zustand in der Endgeometrie eine Wandstärke (d) im Bereich von 0,1 bis 3 mm aufweist. Method according to one of the preceding claims, in which the jacket ( 4 ) at the blank ( 8th ) has a wall thickness (d) in the range of 1 to 5 mm and further preferably in the finished state in the final geometry has a wall thickness (d) in the range of 0.1 to 3 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Mantel (4) beim angefertigten Verbindungselement (16) eine in Abhängigkeit eines Umformgrades variierende Wandstärke (d) aufweist. Method according to one of the preceding claims, in which the jacket ( 4 ) when the connecting element ( 16 ) has a varying depending on a degree of deformation wall thickness (d). Verbindungselement, insbesondere hergestellt nach einem der vorhergehenden Verfahren umfassend einen Kern (3) aus einem Kernwerkstoff mit einem darauf mit Hilfe eines Umformvorgangs aufgebrachten Mantel (4). Connecting element, in particular produced according to one of the preceding methods, comprising a core ( 3 ) of a core material with a shell applied thereto by means of a forming process ( 4 ). Verbindungselement nach Anspruch 10, bei dem der Mantel (4) aus einem edleren Werkstoff besteht als der Kern (3). Connecting element according to Claim 10, in which the jacket ( 4 ) consists of a nobler material than the core ( 3 ). Verbindungselement (16) nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der Kern (3) aus Aluminium, Magnesium, aus einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung besteht und der Mantel (4) aus Titan, einer Titanlegierung, Nickel oder einer Nickellegierung besteht. Connecting element ( 16 ) according to claim 10 or 11, wherein the core ( 3 ) consists of aluminum, magnesium, an aluminum alloy or a magnesium alloy, and the jacket ( 4 ) consists of titanium, a titanium alloy, nickel or a nickel alloy. Verbindungselement (16) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, das ein stirnseitiges Ende aufweist mit einer offenen Stirnfläche des Kerns (4). Connecting element ( 16 ) according to one of claims 10 to 12, which has a front end with an open end face of the core ( 4 ). CFK-Bauteil, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbindungselement (16) nach einem der Ansprüche 11 bis 14. CFRP component, in particular of a motor vehicle with a connecting element ( 16 ) according to any one of claims 11 to 14.
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