DE102015008719A1 - Method for producing a component composite - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds aus zumindest zwei Fügepartnern (1, 3), die an einer Fügestelle (5) mittels einer loch- und gewindeformenden Schraube (7) in vorlochfreier Schraubverbindung sind, welches Verfahren einen Fließlochformschritt aufweist, bei dem ein Lochformteil (11) der Schraube (7) unter Anpressdruck sowie Rotation durch den, in der Fügerichtung (F) ersten Fügepartner (1) geführt und in den, in der Fügerichtung (F) zweiten Fügepartner (3) eingebracht wird, und zwar unter lokaler Plastifizierung des Materials des zweiten Fügepartners (3) sowie unter Bildung eines rückseitigen Durchzugs (21), und einen Gewindeformschritt aufweist, bei dem ein Gewindeformteil (15) der Schraube (7) im Durchzug (21) des zweiten Fügepartners (3) ein Innengewinde formt. Erfindungsgemäß ist dem Fließlochformschritt ein Vorbereitungsschritt vorgelagert, bei dem der erste Fügepartner (1) an der Fügestelle (5) vollflächig geschlossen sowie mit einer Materialschwächung (25) bereitgestellt wird. Im folgenden Fließlochformschritt wird die Schraube (7) unter lokaler Plastifizierung des Materials des ersten Fügepartners (3) sowie unter Bildung eines vorderseitigen Durchzugs (19) durch die Fügestelle (5) geführt.The invention relates to a method for producing a component composite from at least two joining partners (1, 3), which are at a joint (5) by means of a hole and thread forming screw (7) in pre-hole screw connection, which method has a flow-hole forming step, wherein a Hole forming part (11) of the screw (7) under contact pressure and rotation through, in the joining direction (F) first joining partner (1) out and in the, in the joining direction (F) second joining partner (3) is introduced, under local Plasticizing the material of the second joining partner (3) and to form a rear pull (21), and a thread forming step, in which a thread forming part (15) of the screw (7) in the passage (21) of the second joining partner (3) forms an internal thread , According to the invention, the flow-hole forming step is preceded by a preparatory step in which the first joining partner (1) is closed over the whole area at the joint (5) and provided with a material weakening (25). In the following flow-forming step, the screw (7) is guided through the joint (5) with local plasticization of the material of the first joining partner (3) as well as formation of a front pass (19).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Bauteilverbund nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 13.The invention relates to a method for producing a composite component according to the preamble of claim 1 and a composite component according to the preamble of claim 13.

Im Automobilbau wird zur Herstellung von Leichtbau-Strukturen in gängiger Praxis eine Mischbauweise eingesetzt, bei der zum Beispiel ein Stahl-Blechteil mit einem Aluminium-Blechteil zusammengefügt wird. Als Fügeverfahren kann ein loch- und gewindeformendes Verfahren angewendet werden, wie es in der DE 39 09 725 C1 oder in der DE 10 2012 215 901 A1 offenbart ist.In the automotive industry, a mixed construction is used for the production of lightweight structures in current practice, in which, for example, a steel sheet metal part is joined with an aluminum sheet metal part. As a joining method, a hole and thread forming method can be used, as in the DE 39 09 725 C1 or in the DE 10 2012 215 901 A1 is disclosed.

Bei einem solchen gattungsgemäßen loch- und gewindeformenden Verfahren sind die zumindest zwei Fügepartner des Bauteilverbunds an einer Fügestelle mittels einer loch- und gewindeformenden Schraube in lösbarer Schraubverbindung. Das Verfahren weist einen Fließlochformschritt auf, bei dem unter Anpressdruck sowie Rotation ein an der Schaftspitze der Schraube gebildeter Lochformteil durch den, in der Fügerichtung ersten Fügepartner (das heißt der Fügepartner auf der Setzseite) geführt wird und anschließend in den, in der Fügerichtung zweiten Fügepartner (das heißt der Fügepartner auf der Einschraubseite) eingebracht wird, der vorlochfrei, das heißt vollflächig geschlossen ausgebildet ist. Dies erfolgt unter lokaler Plastifizierung des Materials des zweiten Fügepartners sowie unter Bildung eines rückseitigen Durchzugs im zweiten Fügepartner. Anschließend folgt ein Gewindeformschritt, bei dem ein Gewindeformteil der Schraube im rückseitigen Durchzug des zweiten Fügepartners ein Innengewinde formt, und zwar durch ein weiteres Eindrehen der Schraube, bei dem das Gewindeformteil das Innengewinde spanlos in den rückseitigen Durchzug furcht. Abschließend wird dann die Schraube komplett mit einem vordefinierten Anzugsdrehmoment festgespannt. Während der Abkühlung des Bauteilverbunds schrumpft das im zweiten Fügepartner gebildete Innengewinde zusätzlich auf die loch- und gewindeformende Schraube auf.In such a generic hole and thread forming method, the at least two joining partners of the component composite at a joint by means of a hole and thread-forming screw in releasable screw connection. The method comprises a flow-forming step, in which under pressure and rotation a formed at the stem tip of the screw hole molding by the first joint partner in the joining direction (that is, the joining partner on the setting side) is guided and then in the, in the joining direction second joint partner (That is, the joining partner on the Einschraubseite) is introduced, the pre-hole, that is closed over the entire surface is formed. This is done with local plasticization of the material of the second joining partner and to form a back pass in the second joint partner. This is followed by a thread forming step in which a thread-forming part of the screw in the rear passage of the second joining partner forms an internal thread, by further screwing in the screw, in which the thread molding fearlessly scrape the internal thread into the backward passage. Finally, the screw is then tightened completely with a predefined tightening torque. During the cooling of the component composite shrinks the internal thread formed in the second joining partner in addition to the hole and thread-forming screw.

Die loch- und gewindeformende Schraube ist während des Fügeprozesses hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, die speziell bei einem setzseitigen Fügepartner (zum Beispiel aus Stahl) ohne Vorloch zu einem fehlerhaften Fügeergebnis führen können. Zur Reduzierung der mechanischen Belastung der Schraube ist aus der DE 10 2012 215 901 A1 bekannt, vor dem Fügeprozess den in der Fügerichtung ersten Fügepartner an der Fügestelle mit einem Vorloch auszuführen. Im Fließlochformschritt wird somit die Schraube belastungsfrei durch das Vorloch des ersten Fügepartners geführt und lediglich in das Vollmaterial des zweiten Fügepartners eingebracht.The hole- and thread-forming screw is exposed to high mechanical loads during the joining process, which can lead to a faulty joining result, especially in the case of a joining-side joining partner (for example of steel) without a pre-hole. To reduce the mechanical load of the screw is out of the DE 10 2012 215 901 A1 known to perform before the joining process the first joining partner in the joining direction at the joint with a pre-hole. In the flow-forming step, the screw is thus guided without load through the pre-hole of the first joining partner and introduced only into the solid material of the second joining partner.

Das Vorloch ist derart dimensioniert, dass die Schraube das Vorloch des ersten Fügepartners mit einem Lochspiel durchsetzt. Die Bereitstellung eines solchen Vorloches im ersten Fügepartner ist konstruktiv sowie werkzeugtechnisch aufwendig. Sollte der Schraubenkopf nicht bündig aufliegen bzw. der Schraubenkopf das Vorloch nicht abdecken, so kann es speziell im Nassbereich ohne Zusatzmaßnahmen zu Kontaktkorrosion kommen.The pre-hole is dimensioned such that the screw passes through the pre-hole of the first joining partner with a match. The provision of such a pre-hole in the first joining partner is constructive and expensive tooling. If the screw head does not rest flush or the screw head does not cover the pre-hole, contact corrosion may occur especially in the wet area without additional measures.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fügeverfahren sowie einen Bauteilverbund bereitzustellen, bei dem die Fügepartner in fertigungstechnisch sowie werkzeugtechnisch einfacher Weise zusammengefügt sind.The object of the invention is to provide a joining method as well as a component assembly in which the joining partners are joined together in a production-technical and tool-technically simple manner.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 13 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1 or 13. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist dem Fügeprozess ein Vorbereitungsschritt vorgelagert, bei dem der in der Fügerichtung erste Fügepartner (das heißt der Fügepartner auf der Setzseite) an der Fügestelle nicht mit einem Vorloch, sondern vielmehr vollflächig geschlossen bereitgestellt wird und mit einer Materialschwächung versehen wird. Aufgrund der Materialschwächung an der Fügestelle kann einerseits die werkzeugtechnisch und konstruktiv aufwendige Bereitstellung des Vorloches vermieden werden, und andererseits eine reduzierte mechanische Belastung der Schraube beim Fügevorgang erzielt werden. Im Unterschied zum Stand der Technik, ist somit insbesondere eine vorlochfreie Verschraubung eines setzseitigen Fügepartners aus Stahl mit einem Fügepartner aus Aluminium leichter zu realisieren.According to the characterizing part of patent claim 1, the joining process is preceded by a preparatory step in which the first joining partner in the jointing direction (ie the joining partner on the setting side) is provided at the joint not closed with a pre-hole, but rather over the entire surface and provided with a material weakening becomes. Due to the material weakening at the joint on the one hand, the tool technically and structurally complex provision of the pilot hole can be avoided, and on the other hand, a reduced mechanical stress on the screw can be achieved during the joining process. In contrast to the prior art, in particular a pre-hole-free screwing of a set-side joining partner made of steel with an aluminum joining partner is easier to realize.

Die Materialschwächung im ersten Fügepartner bildet eine sichtbare Markierung, anhand der im Fügeprozess die Schraubposition klar erkennbar ist. Des weiteren kann zum Beispiel bei einer 3-Blech-Verbindung (Ausdünnung/Vorloch/einschraubseitiges Material) die Ausdünnung zum Finden des darunterliegenden Loches dienen.The material weakening in the first joining partner forms a visible marking, by means of which the screwing position is clearly recognizable in the joining process. Furthermore, for example, in a 3-sheet connection (thinning / pre-hole / screw-in material) the thinning can be used to find the hole below it.

In einer technischen Umsetzung kann die Materialschwächung zumindest eine Materialvertiefung im ersten Fügepartner sein. Die Materialvertiefung kann ein- oder beidseitig an der Fügestelle des ersten Fügepartners ausgebildet sein. Mit der Materialvertiefung wird der erste Fügepartner an der Fügestelle bis auf eine Restbodendicke ausgedünnt. Die Restbodendicke ist bevorzugt kleiner als eine kritische Materialstärke, bei der noch ein betriebssicheres Verschrauben/Schrauben ermöglicht ist.In a technical implementation, the material weakening may be at least one material recess in the first joining partner. The material recess may be formed on one or both sides at the joint of the first joining partner. With the material recess, the first joining partner at the joint is thinned to a residual soil thickness. The residual soil thickness is preferably smaller than a critical material thickness, in which still a reliable screwing / screwing is possible.

Im Gegensatz zum Stand der Technik durchsetzt somit die Schraube den ersten Fügepartner nicht mit einem freien Lochspiel, was im Hinblick auf eine Korrosion problematisch ist. Vielmehr bilden die einander zugewandten Kontaktflächen der Schraube und des Materials des ersten Fügepartners eine fluiddichte Dichtzone, mit der in einfacher Weise zum Beispiel eine Korrosion verhindert werden kann.In contrast to the prior art thus enforced the screw the first joining partner not with a free hole play, which is problematic in terms of corrosion. Rather, the mutually facing contact surfaces of the screw and the material of the first joining partner form a fluid-tight sealing zone with which in a simple manner, for example, corrosion can be prevented.

Die oben erwähnte Materialvertiefung kann fertigungstechnisch sowie werkzeugtechnisch einfach durch einen Prägevorgang im ersten Fügepartner ausgebildet werden. Die Materialvertiefung kann bevorzugt in etwa kalottenförmig ausgeführt sein. Alternativ dazu können weitere Prägeformen vorgehalten werden, zum Beispiel eine pyramidenförmige Prägeform.The above-mentioned material recess can be formed by a stamping process in the first joining partner manufacturing technology and tool technology. The material recess may preferably be executed in approximately dome-shaped. Alternatively, further embossing forms may be provided, for example a pyramidal embossing mold.

Im Hinblick auf einen prozesssicheren Fließformschritt kann die Länge des Fließformteils der Schraube größer oder gleich einer Gesamtdicke sein, die sich aus der Materialdicke des zweiten Fügepartners und der Restbodendicke des ersten Fügepartners zusammensetzt.With regard to a process-reliable flow forming step, the length of the flow-molded part of the screw can be greater than or equal to a total thickness, which is composed of the material thickness of the second joining partner and the residual bottom thickness of the first joining partner.

In einer ersten Ausführungsvariante kann die Vertiefung auf der, der Fügerichtung zugewandten Seite des ersten Fügepartners ausgebildet sein und die der Fügerichtung abgewandte Seite des ersten Fügepartners an der Fügestelle durchgängig ebenflächig ausgebildet sein. In einer zweiten Ausführungsvariante kann die der Fügerichtung abgewandte Seite des ersten Fügepartners an der Fügestelle mit einer zweiten Vertiefung ausgebildet ist.In a first embodiment variant, the depression may be formed on the side of the first joining partner facing the joining direction, and the side of the first joining partner facing away from the joining direction may be designed to be continuous planar on the joint. In a second embodiment, the side facing away from the joining direction of the first joining partner is formed at the joint with a second recess.

Alternativ dazu kann in einer weiteren Variante die Vertiefung auf der, der Fügerichtung abgewandten Seite des ersten Fügepartners ausgebildet sein und die der Fügerichtung zugewandte Seite des ersten Fügepartners an der Fügestelle durchgängig ebenflächig ausgebildet sein. In diesem Fall liegt die Vertiefung (das heißt die Materialausdünnung) unmittelbar zwischen den beiden Fügeebenen.Alternatively, in another variant, the recess may be formed on the side of the first joining partner facing away from the joining direction, and the side of the first joining partner facing the joining direction may have a continuous planar surface at the joint. In this case, the depression (ie the material thinning) lies directly between the two joining planes.

Mit dem an seiner Fügestelle geschlossenflächig sowie mit der Materialvertiefung ausgebildeten ersten Fügepartner gestaltet sich der Fügeprozess wie folgt: So wird im Gewindeformschritt das Gewindeformteil der Schraube unter Anpressdruck und Rotation in das mit der Restbodendicke bereitgestellte Material des ersten Fügepartners unter Wärmeentwicklung eingebracht. Dadurch plastifiziert das Material des ersten Fügepartners an der Fügestelle und es wird ein vorderseitiger Durchzug im ersten Fügepartner gebildet. Im weiteren Verlauf des Fügeprozesses wird die Schraube in den zweiten Fügepartner eingebracht, und zwar ebenfalls unter lokaler Material-Plastifizierung sowie unter Bildung eines rückseitigen Durchzugs im zweiten Fügepartner. Im folgenden Gewindeformschritt wird nicht nur im rückseitigen Durchzug des zweiten Fügepartners, sondern auch im vorderseitigen Durchzug des ersten Fügepartners ein Gewinde eingeformt.The joining process is designed as follows at the joint surface at its joint surface and at the material recess: Thus, in the thread forming step, the thread forming part of the screw is brought under heat and under pressure and rotation into the material of the first joining partner provided with the residual soil thickness. As a result, the material of the first joining partner plasticizes at the joint and a front-side draft is formed in the first joining partner. In the further course of the joining process, the screw is introduced into the second joining partner, also under local material plasticization and to form a back passage in the second joint partner. In the following thread forming step, a thread is formed not only in the back passage of the second joining partner, but also in the front passage of the first joining partner.

Nach dem Fügeprozess wird die Schraube mit einem vorgegebenen Drehmoment festgespannt. Der Schraubenkopf der Schraube kann dabei bevorzugt die Materialvertiefung des ersten Fügepartners überdecken. Zur Steigerung der Fluiddichtheit der Fügestelle ist es von Vorteil, wenn der Querschnitt der Materialvertiefung kleiner ausgelegt ist als der Schraubenkopf der Schraube.After the joining process, the screw is tightened with a predetermined torque. The screw head of the screw can preferably cover the material recess of the first joining partner. To increase the fluid-tightness of the joint, it is advantageous if the cross section of the material recess is designed to be smaller than the screw head of the screw.

Die Materialvertiefung im ersten Fügepartner wirkt zudem während des Fügeprozesses als ein Reservoir, in das plastifizierte Material des ersten und/oder des zweiten Fügepartners hinein verdrängt werden kann. Entsprechend ist nach erfolgtem Fügeprozess die Schraube nicht mehr mit Lochspiel durch den ersten Fügepartner geführt, sondern vielmehr spielfrei im vorderseitigen Durchzug des ersten Fügepartners eingesetzt.During the joining process, the material depression in the first joining partner also acts as a reservoir into which plasticized material of the first and / or the second joining partner can be displaced. Accordingly, after the joining process, the screw is no longer performed with hole play through the first joining partner, but rather used without play in the front passage of the first joining partner.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous embodiments and further developments and advantages thereof are explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1 in einer Seitenschnittdarstellung ein fertiggestellter Bauteilverbund; 1 in a side sectional view of a finished component composite;

2 bis 5 jeweils Ansichten, die die Verfahrensschritte zur Herstellung des Bauteilverbunds veranschaulichen; 2 to 5 each views illustrating the process steps for the production of the composite component;

6 ein erster Fügepartner gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und 6 a first joining partner according to a second embodiment; and

7 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Ansicht entsprechend der 4. 7 a third embodiment in a view corresponding to 4 ,

In der 1 ist ein Bauteilverbund, bestehend aus einem ersten und zweiten Fügepartner 1, 3 gezeigt, die an einer Fügestelle 5 miteinander in lösbarer Schraubverbindung sind. Die Schraubverbindung wird in einem später anhand der 2 bis 5 beschriebenen loch- und gewindeformenden Verfahren unter Verwendung einer loch- und gewindeformenden Schraube 7 hergestellt.In the 1 is a component composite consisting of a first and second joint partner 1 . 3 shown at a joint 5 are in releasable screw together. The screw connection is in a later on the basis of 2 to 5 described hole and thread forming method using a hole and thread forming screw 7 produced.

Die loch- und gewindeformende Schraube 7 weist in der 1 einen Schraubenschaft 9 auf, an dessen Schaftspitze ein in Seitenansicht in etwa konisch zulaufendes Lochformteil 11 ausgebildet ist, das in Richtung auf den Schraubenkopf 13 in ein Gewindeformteil 15 übergeht. Das Lochformteil 11 der Schraube 11 weist umfangsseitige Abflachungen auf, die über abgerundete Längskanten ineinander übergehen. Insgesamt ist der Lochformteil 11 weitgehend glattflächig ausgeführt. Im fertiggestellten Bauteilverbund ist der Schraubenkopf 13 in Anlage mit dem Öffnungsrandbereich 17 eines vorderseitigen Durchzugs 19 im ersten Fügepartner 1. Der vorderseitige Durchzug 19 im ersten Fügepartner 1 und ein anschließender rückseitiger Durchzug 21 im zweiten Fügepartner 3 weisen jeweils ein Innengewinde auf, in das der Gewindeformteil 15 der Schraube 7 eingeschraubt ist.The hole and thread forming screw 7 points in the 1 a screw shaft 9 on to whose shaft tip is a side view in approximately conically tapered hole molding 11 is formed in the direction of the screw head 13 in a thread molding 15 passes. The hole molding 11 the screw 11 has peripheral flattening, which merge into one another via rounded longitudinal edges. Overall, the hole forming part 11 largely smooth-surfaced. In the finished component composite is the screw head 13 in contact with the opening edge area 17 a front draft 19 in the first joining partner 1 , The front draft 19 in the first joining partner 1 and a subsequent backward draft 21 in the second joining partner 3 each have an internal thread into which the thread forming part 15 the screw 7 is screwed.

Nachfolgend werden anhand der 2 bis 5 die Verfahrensschritte zur Herstellung des in der 1 gezeigten Bauteilverbunds beschrieben: So wird zunächst in einem Vorbereitungsschritt der erste Fügepartner 1 bereitgestellt, und zwar an seiner Fügestelle 5 vollflächig geschlossen. Der erste Fügepartner 1 kann exemplarisch eine Stahl-Blechplatine mit durchgängig konstanter Blechdicke d1 (2 oder 3) sein. Anschließend erfolgt ein Prägevorgang (3), in dem der erste Fügepartner 1 in einem Prägewerkzeug 23 an der Fügestelle 5 mit einer kalottenförmigen Materialvertiefung 25 versehen wird. Im Bereich der Materialvertiefung 25 ist der erste Fügepartner 1 bis auf eine Restbodendicke r ausgedünnt. Erfindungsgemäß kann somit der folgende Fügevorgang komplett ohne Vorlöcher, das heißt ohne Vorlochoperationen, fertigungstechnisch einfach durchgeführt werden.The following are based on the 2 to 5 the process steps for the preparation of in the 1 So first, in a preparation step, the first joining partner 1 provided, at its joint 5 completely closed. The first joining partner 1 can exemplarily a steel sheet metal blank with consistently constant sheet thickness d 1 ( 2 or 3 ) be. Subsequently, an embossing process ( 3 ), in which the first joining partner 1 in a stamping tool 23 at the joint 5 with a dome-shaped material recess 25 is provided. In the area of material recess 25 is the first joining partner 1 thinned to a residual soil thickness r. According to the invention, the following joining process can thus be carried out completely without any pre-holes, that is to say without pre-hole operations, in terms of manufacturing technology.

Alternativ dazu kann der Prägevorgang im Umformwerkzeug des Bauteils erfolgen. Das Prägewerkzeug kann auch ein nachgelagerter Prozessschritt sein, der nach dem Bauteil-Umformen erfolgt.Alternatively, the embossing process can take place in the forming tool of the component. The embossing tool may also be a downstream process step, which takes place after the component forming.

Im weiteren Prozessverlauf werden der erste Fügepartner 1 und der zweite Fügepartner 3 in Anlageverbindung gebracht und erfolgt der Fügeprozess. Der Fügeprozess weist einen Fließlochformschritt auf, bei dem das Lochformteil 11 der Schraube 7 unter Anpressdruck sowie Rotation in einer Fügerichtung F in die materialgeschwächte Fügestelle 5 des ersten Fügepartners 1 und in den zweiten Fügepartner 3 eingebracht wird. Aufgrund der dabei erzeugten Wärmeentwicklung wird das Material der ersten und zweiten Fügepartner 1, 3 lokal plastifiziert, und zwar unter Bildung des vorderseitigen Durchzugs (das heißt Fließloch) 19 im ersten Fügepartner 1 und des rückseitigen Durchzugs (das heißt Fließloch) 21 im zweiten Fügepartner 3.In the further course of the process, the first joint partner will be 1 and the second joining partner 3 brought into investment connection and takes place the joining process. The joining process has a flow-hole forming step in which the hole-forming part 11 the screw 7 under contact pressure and rotation in a joining direction F into the material-weakened joint 5 of the first joining partner 1 and in the second joint partner 3 is introduced. Due to the heat generated thereby, the material of the first and second joining partners 1 . 3 plastified locally, forming the front passage (ie, flow hole) 19 in the first joining partner 1 and the back passage (ie flow hole) 21 in the second joining partner 3 ,

Im weiteren Verlauf des Fügeprozesses folgt ein Gewindeformschritt, bei dem das Gewindeformteil 15 der Schraube 7 zunächst in den vorderseitigen Durchzug 19 des ersten Fügepartners 1 und anschließend in den rückseitigen Durchzug 21 des zweiten Fügepartners 3 eingeschraubt wird, wodurch sich im noch lokal plastifizierten Material der beiden Fügepartner 1, 3 durch Gewindefurchen ein Innengewinde ergibt.In the further course of the joining process follows a thread forming step in which the thread forming part 15 the screw 7 first in the front passage 19 of the first joining partner 1 and then in the back passage 21 of the second joining partner 3 is screwed, resulting in the still locally plasticized material of the two joining partners 1 . 3 Threaded through an internal thread results.

Es erfolgt daher nicht nur im zweiten Fügepartner 3, sondern auch im ersten Fügepartner 1 eine Fließlochformung. Entsprechend ergeben die Kontaktflächen 27, 29 (5) der Schraube 7 und des daran angrenzenden Materials des ersten Fügepartners 1 eine fluiddichte Dichtzone 31, mit der die Fügestelle 5 vor korrosiven Einflüssen geschützt ist.It is therefore not only in the second joint partner 3 , but also in the first joining partner 1 a flow-hole forming. Accordingly, the contact surfaces 27 . 29 ( 5 ) of the screw 7 and the adjacent material of the first joining partner 1 a fluid-tight sealing zone 31 with which the joint 5 is protected against corrosive influences.

In der 1 und 5 ist der Konturverlauf der Materialvertiefung 25 im ersten Fügepartner 1 zu erkennen. Die Materialvertiefung 25 bildet während des Fügeprozesses ein Reservoir, in das das plastifizierte Material der ersten oder zweiten Fügepartner 1, 3 hinein verdrängt wird. Zudem ist der Durchmesser der Materialvertiefung am Öffnungsrandbereich 17 des ersten Fügepartners 1 kleiner bemessen als der Außendurchmesser des Schraubenkopfes 13. Auf diese Weise ist die Materialvertiefung 25 zur weiteren Steigerung der Fluiddichtheit vollflächig vom Schraubenkopf 13 überdeckt.In the 1 and 5 is the contour of the material recess 25 in the first joining partner 1 to recognize. The material recess 25 forms during the joining process, a reservoir into which the plasticized material of the first or second joining partners 1 . 3 is displaced into it. In addition, the diameter of the material recess at the opening edge area 17 of the first joining partner 1 smaller than the outer diameter of the screw head 13 , In this way, the material recess 25 to further increase the fluid tightness over the entire surface of the screw head 13 covered.

In der 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zur 4 ist in der 7 die Vertiefung 25 nicht auf der Setzseite 17 des ersten Fügepartners 1, sondern auf der davon abgewandten Seite 18 ausgebildet. Die der Fügerichtung F zugewandte Setzseite 17 des ersten Fügepartners 1 ist in der 7 an der Fügestelle 5 durchgängig ebenflächig ausgebildet.In the 7 a third embodiment of the invention is shown. In contrast to 4 is in the 7 the depression 25 not on the landing page 17 of the first joining partner 1 but on the opposite side 18 educated. The joining direction F facing page 17 of the first joining partner 1 is in the 7 at the joint 5 consistently planar.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3909725 C1 [0002] DE 3909725 C1 [0002]
  • DE 102012215901 A1 [0002, 0004] DE 102012215901 A1 [0002, 0004]

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds aus zumindest zwei Fügepartnern (1, 3), die an einer Fügestelle (5) mittels einer loch- und gewindeformenden Schraube (7) in Schraubverbindung sind, welches Verfahren einen Fließlochformschritt aufweist, bei dem ein Lochformteil (11) der Schraube (7) unter Anpressdruck sowie Rotation durch den, in der Fügerichtung (F) ersten Fügepartner (1) geführt und in den, in der Fügerichtung (F) zweiten Fügepartner (3) eingebracht wird, und zwar unter lokaler Plastifizierung des Materials des zweiten Fügepartners (3) sowie unter Bildung eines rückseitigen Durchzugs (21), und einen Gewindeformschritt aufweist, bei dem ein Gewindeformteil (15) der Schraube (7) im Durchzug (21) des zweiten Fügepartners (3) ein Innengewinde formt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fließlochformschritt ein Vorbereitungsschritt vorgelagert ist, bei dem der erste Fügepartner (1) an der Fügestelle (5) vollflächig geschlossen sowie mit einer Materialschwächung (25) bereitgestellt wird, so dass im folgenden Fließlochformschritt die Schraube (7) unter lokaler Plastifizierung des Materials des ersten Fügepartners (3) sowie unter Bildung eines vorderseitigen Durchzugs (19) durch die Fügestelle (5) geführt wird.Method for producing a component composite from at least two joining partners ( 1 . 3 ) at a joint ( 5 ) by means of a hole and thread forming screw ( 7 ) are in screw connection, which method has a flow-hole forming step, in which a hole shaped part ( 11 ) of the screw ( 7 ) under contact pressure as well as rotation through, in the joining direction (F) first joint partner ( 1 ) and in the, in the joining direction (F) second joint partner ( 3 ), with local plasticization of the material of the second joining partner ( 3 ) and to form a reverse passage ( 21 ), and a thread forming step in which a thread forming part ( 15 ) of the screw ( 7 ) in the passage ( 21 ) of the second joining partner ( 3 ) forms an internal thread, characterized in that the flow-hole forming step is preceded by a preparation step, in which the first joining partner ( 1 ) at the joint ( 5 ) completely closed and with a material weakening ( 25 ), so that in the following flow-forming step the screw ( 7 ) with local plasticization of the material of the first joining partner ( 3 ) and forming a front-pass ( 19 ) through the joint ( 5 ) to be led. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der setzseitige erste Fügepartner (1) aus Stahl und/oder der von der Setzseite abgewandte zweite Fügepartner (3) aus Aluminium hergestellt ist, und/oder dass die beiden Fügepartner (1, 3) vorlochfrei verschraubbar sind.Method according to Claim 1, characterized in that the first joint partner ( 1 ) of steel and / or the second joining partner facing away from the setting side ( 3 ) is made of aluminum, and / or that the two joining partners ( 1 . 3 ) can be screwed pre-hole free. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschwächung eine Materialvertiefung (25) ist, die ein- oder beidseitig an der Fügestelle (5) des ersten Fügepartners (1) ausgebildet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the material weakening a material recess ( 25 ), the one or both sides at the joint ( 5 ) of the first joining partner ( 1 ) is formed. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialvertiefung (25) durch einen Prägevorgang im ersten Fügepartner (1) ausgebildet wird.Method according to claim 3, characterized in that the material recess ( 25 ) by an embossing process in the first joining partner ( 1 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Gewindeformschritt das Gewindeformteil (15) der Schraube (7) im vorderseitigen Durchzug (19) des ersten Fügepartners (1) ein Innengewinde formt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the thread forming step, the thread forming part ( 15 ) of the screw ( 7 ) in the front passage ( 19 ) of the first joining partner ( 1 ) forms an internal thread. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (27, 29) zwischen der Schraube (7) und dem Material des ersten Fügepartners (1) eine fluiddichte Dichtzone (31) bilden, und/oder dass das Gewinde im ersten Fügepartner (1) eine weitere Dichtfunktion übernimmt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surfaces ( 27 . 29 ) between the screw ( 7 ) and the material of the first joint partner ( 1 ) a fluid-tight sealing zone ( 31 ), and / or that the thread in the first joining partner ( 1 ) assumes another sealing function. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialvertiefung (25) im ersten Fügepartner (1) ein Reservoir bildet, in das während des Fließlochformschrittes das plastifizierte Material des ersten und/oder zweiten Fügepartners (1, 3) verdrängt wird.Method according to one of claims 3 to 6, characterized in that the material recess ( 25 ) in the first joining partner ( 1 ) forms a reservoir into which, during the flow-forming step, the plasticized material of the first and / or second joining partner ( 1 . 3 ) is displaced. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Fließlochformschritt der Schraubenkopf (13) der Schraube (7) die Materialvertiefung (25) überdeckt, und dass in der Fügerichtung betrachtet der Querschnitt der Vertiefung (25) kleiner ausgelegt ist als der Schraubenkopf (13) der Schraube (7)Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that after the flow-hole forming step, the screw head ( 13 ) of the screw ( 7 ) the material recess ( 25 ) and that in the joining direction the cross-section of the depression ( 25 ) is designed smaller than the screw head ( 13 ) of the screw ( 7 ) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgtem Fließlochformschritt die Schraube (7) ohne Lochspiel durch den vorderseitigen Durchzug (19) im ersten Fügepartner (1) geführt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the completed flow-hole forming step, the screw ( 7 ) without hole play through the front passage ( 19 ) in the first joining partner ( 1 ) is guided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Fließformteils (11) der Schraube (7) größer oder gleich der Gesamtdicke ist, die sich aus der Materialdicke (d2) des zweiten Fügepartners (3) und der Restbodendicke (r) des ersten Fügepartners (1) zusammensetzt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the flow molding ( 11 ) of the screw ( 7 ) is greater than or equal to the total thickness resulting from the material thickness (d 2 ) of the second joining partner ( 3 ) and the residual soil thickness (r) of the first joining partner ( 1 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (25) auf der, der Fügerichtung (F) zugewandten Seite (17) des ersten Fügepartners (1) ausgebildet ist, und dass insbesondere die der Fügerichtung (F) abgewandte Seite (18) des ersten Fügepartners (1) an der Fügestelle (5) durchgängig ebenflächig ausgebildet ist, oder dass die der Fügerichtung (F) abgewandte Seite (18) des ersten Fügepartners (1) an der Fügestelle (5) mit einer zweiten Vertiefung (25) ausgebildet ist.Method according to one of claims 3 to 10, characterized in that the depression ( 25 ) on the side facing the joining direction (F) ( 17 ) of the first joining partner ( 1 ), and that in particular the side facing away from the joining direction (F) ( 18 ) of the first joining partner ( 1 ) at the joint ( 5 ) is formed continuously planar, or that the joining direction (F) facing away from ( 18 ) of the first joining partner ( 1 ) at the joint ( 5 ) with a second recess ( 25 ) is trained. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (25) auf der, der Fügerichtung (F) abgewandten Seite (18) des ersten Fügepartners (1) ausgebildet ist, und dass insbesondere die der Fügerichtung (F) zugewandte Seite (17) des ersten Fügepartners (1) an der Fügestelle (5) durchgängig ebenflächig ausgebildet ist.Method according to one of claims 3 to 10, characterized in that the depression ( 25 ) on the side facing away from the joining direction (F) ( 18 ) of the first joining partner ( 1 ), and in particular that of the joining direction (F) facing side ( 17 ) of the first joining partner ( 1 ) at the joint ( 5 ) is formed continuously planar. Bauteilverbund aus zumindest zwei Fügepartnern (1, 3), der in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, welche Fügepartner (1, 3) an einer Fügestelle (5) mittels einer loch- und gewindeformenden Schraube (7) in Schraubverbindung sind, die ein Lochformteil (11) aufweist, das in einem Fließlochformschritt unter Anpressdruck sowie Rotation durch den, in der Fügerichtung (F) ersten Fügepartner (1) geführt und in den, in der Fügerichtung (F) zweiten Fügepartner (3) eintreibbar ist, und zwar unter lokaler Plastifizierung des Materials des zweiten Fügepartners (3) sowie unter Bildung eines rückseitigen Durchzugs (21), und ein Gewindeformteil (15) aufweist, mit dem im Durchzug (21) des zweiten Fügepartners (3) ein Innengewinde formbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fügepartner (1) vor dem Fließlochformschritt an der Fügestelle (5) vollflächig geschlossen ist sowie eine Materialschwächung (25) aufweist, so dass im folgenden Fließlochformschritt die Schraube (7) unter lokaler Plastifizierung des Materials des ersten Fügepartners (3) sowie unter Bildung eines vorderseitigen Durchzugs (19) durch die Fügestelle (5) führbar ist. Component assembly consisting of at least two joining partners ( 1 . 3 ) produced in a method according to one of the preceding claims, which joint partners ( 1 . 3 ) at a joint ( 5 ) by means of a hole and thread forming screw ( 7 ) are in screw connection, which is a hole shaped part ( 11 ), which in a flow-hole forming step under contact pressure as well as rotation through, in the jointing direction (F) first joint partner ( 1 ) and in the, in the joining direction (F) second joint partner ( 3 ), with local plasticization of the material of the second joining partner ( 3 ) such as forming a back passage ( 21 ), and a thread molding ( 15 ), with which in the passage ( 21 ) of the second joining partner ( 3 ) an internal thread is malleable, characterized in that the first joining partner ( 1 ) before the flow-hole forming step at the joint ( 5 ) is completely closed and a material weakening ( 25 ), so that in the following flow-hole forming step, the screw ( 7 ) with local plasticization of the material of the first joining partner ( 3 ) and forming a front-pass ( 19 ) through the joint ( 5 ) is feasible.
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