DE102015009242A1

DE102015009242A1 - component composite

Info

Publication number: DE102015009242A1
Application number: DE102015009242.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Kotschote
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: DE102015009242B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bauteilverbund, bei dem ein Fügehilfselement (5), bestehend aus Elementkopf (11) und Elementschaft (9), in einer Setzrichtung in ein Blechteil (1) eingetrieben ist, und zwar unter Bildung eines Schließkopfes (19) sowie unter Aufrechterhaltung einer Restbodendicke (r) an einer von der Setzseite (15) abgewandten Gegenseite (17) des Blechteils (1), und bei der ein Elementkopf (11) des Fügehilfselements (5) mit einem Fügepartner (3) in einem Schweißprozess verbunden ist, bei dem der Fügepartner (3) und der Schließkopf (19) des Blechteils (1) unter Wärme/elektrischem Strom mit einer Fügekraft (F) beaufschlagt sind. Erfindungsgemäß ist am Blechteil (1) eine Versteifungsstruktur (27) vorgesehen, mit der die Steifigkeit bzw. Stabilität des Schließkopfes (19) des Blechteils (1) beim Schweißprozess erhöht ist.The invention relates to a component assembly in which a joining auxiliary element (5) consisting of the element head (11) and element shaft (9), in a setting direction in a sheet metal part (1) is driven, to form a closing head (19) and while maintaining a residual soil thickness (r) on a side facing away from the setting side (15) (17) of the sheet metal part (1), and in which an element head (11) of the joining auxiliary element (5) with a joining partner (3) is connected in a welding process, at the joining partner (3) and the closing head (19) of the sheet metal part (1) under heat / electric current with a joining force (F) are acted upon. According to the invention, a stiffening structure (27) is provided on the sheet metal part (1) with which the rigidity or stability of the closing head (19) of the sheet metal part (1) is increased during the welding process.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bauteilverbund nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteilverbunds nach dem Patentanspruch 7 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens nach dem Patentanspruch 8.The invention relates to a component assembly according to the preamble of claim 1, a method for producing such a composite component according to claim 7 and an apparatus for performing such a method according to claim 8.

Im Fahrzeug-Karosseriebau findet zum Teil eine Mischbauweise Anwendung, bei der als Fügepartner Aluminium- und Stahl-Blechteile aneinandergefügt werden. Ein Verfahren mit hohem Einsatzpotential bietet das Widerstandspunktschweißen mit Stanzelement. Dieses Verfahren basiert auf der Einbringung eines Stanzelementes (Fügehilfselement) zwischen den beiden Fügeteilen. Das eingebrachte Fügehilfselement ist somit nach dem Schweißprozess nicht mehr von außen sichtbar. Zudem ist die Fügestelle gegen ein Eindringen von korrosiven Medien geschützt und toleranzunempfindlich.In the vehicle body shop, a mixed construction is sometimes used, in which aluminum and steel sheet metal parts are joined together as join partners. A process with high potential is offered by resistance spot welding with a punching element. This method is based on the introduction of a stamped element (joining auxiliary element) between the two parts to be joined. The introduced joining auxiliary element is thus no longer visible from the outside after the welding process. In addition, the joint is protected against the penetration of corrosive media and insensitive to tolerances.

Aus der DE 10 2012 020 222 A1 ist ein gattungsgemäßer Bauteilverbund bekannt, bei dem das Fügeelement mit seinem Elementschaft in einer Setzrichtung in ein Blechteil eingetrieben ist, und zwar unter Aufrechterhaltung einer Restbodendicke sowie unter Bildung eines Schließkopfes an einer von der Setzseite abgewandten Gegenseite des Blechteils. Ein Elementkopf des Fügehilfselementes ist mit einem Fügepartner in einem Schweißprozess verschweißt, bei dem der Fügepartner und der Schließkopf des Blechteils mittels zum Beispiel einer Punktschweißzange unter Wärmeeinfluss mit einer Fügekraft beaufschlagt sind.From the DE 10 2012 020 222 A1 a generic component composite is known, in which the joining element is driven with its element shaft in a setting direction in a sheet metal part, while maintaining a residual bottom thickness and forming a closing head on a side remote from the setting side of the sheet metal part. An element head of the joining auxiliary element is welded to a joining partner in a welding process, in which the joining partner and the closing head of the sheet metal part are subjected to a joining force by means of, for example, a spot welding gun under the influence of heat.

Beim Schweißprozess werden die beiden Fügepartner an der herzustellenden Fügestelle mittels zweier in Flucht zueinander liegender Schweißelektroden, zum Beispiel einer Schweißzange, mit der Fügekraft zusammengedrückt und miteinander verschweißt. Zu hohe thermische Belastungen sowie zu hohe Fügekräfte können zu einer Beeinträchtigung der Verbindungsqualität des Bauteilverbunds führen.In the welding process, the two joining partners are pressed together at the joint to be produced by means of two aligned welding electrodes, for example a welding gun, with the joining force and welded together. Too high thermal loads as well as too high joining forces can lead to an impairment of the connection quality of the component composite.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bauteilverbund, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauteilverbund sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit deren Hilfe in einfacher Weise die Verbindungsqualität im Vergleich zu dem oben erwähnten gattungsgemäßen Bauteilverbund gesteigert ist.The object of the invention is to provide a composite component, a method for producing such a composite component and a device for carrying out the method, with the aid of which the connection quality is increased in a simple manner compared to the above-mentioned generic component composite.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1, 7 oder 8 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1, 7 or 8. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass bei zu hoher Wärme im Schweißprozess sowie bei geringen Blechdicken oder bei hohen Werkstofffestigkeiten (bei Verwendung höchstfester Stähle) der Schließkopf während des Schweißens deformiert, was zu einem fehlerhaften Fügeergebnis führen kann. Speziell bei einem Blechteil aus Aluminiummaterial kann der Schließkopf teilweise oder komplett eingedrückt und das Aluminiummaterial unkontrolliert neben dem Schließkopfbereich verdrängt werden. Dies führt zu einer Reduzierung des Kraft- und Formschlusses zwischen dem Fügehilfselement und dem Blechteil. Zudem können Risse durch das unkontrollierte Verpressen im Schweißprozess entstehen, wodurch die Korrosionsgefahr deutlich zunimmt. Außerdem reduziert sich die Restbodendicke zwischen dem Fügehilfselement und der, der Setzseite entgegengesetzten Unterseite des Blechteils, wodurch die Gefahr eines nachträglichen Durchstanzens des Fügehilfselementes besteht. Außerdem kann beim Schweißprozess die Belastung/Kraftwirkung direkt auf das Fügehilfselement übertragen werden, so dass ein zu starkes Umformen des Elementes stattfindet und damit weitere Beschädigungen in der Verbindung entstehen. Zudem kann es zu einem Eindrücken des Schließkopfes kommen, wodurch sich die Gesamtblechdicke reduziert, welche Einfluss auf Stoffwiderstände hat und wichtig für einen Schweißprozess ist.The invention is based on the fact that too high heat in the welding process and low sheet thicknesses or high material strengths (when using high-strength steels) deforms the closing head during welding, which can lead to a faulty joining result. Especially with a sheet metal part made of aluminum material, the closing head can be partially or completely pressed in and the aluminum material can be displaced uncontrollably next to the closing head region. This leads to a reduction of the force and form fit between the joining auxiliary and the sheet metal part. In addition, cracks can occur due to uncontrolled pressing in the welding process, which significantly increases the risk of corrosion. In addition, the residual floor thickness between the joining auxiliary and the, the setting side opposite underside of the sheet metal part, whereby the risk of a subsequent punching of the joining auxiliary element consists. In addition, during the welding process, the load / force effect can be transferred directly to the joining auxiliary, so that an excessive deformation of the element takes place and thus further damage in the connection arise. In addition, it can come to an indentation of the closing head, which reduces the total sheet thickness, which has an influence on material resistance and is important for a welding process.

Vor diesem Hintergrund ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 am Blechteil eine Versteifungsstruktur vorgesehen, mit der die Steifigkeit des Blechteil-Schließkopfes beim Schweißprozess erhöht ist. Auf diese Weise kann eine Deformation des Schließkopfes während des Schweißprozesses weitgehend reduziert werden, wodurch die Verbindungsfestigkeit des Bauteilverbunds im Vergleich zum Stand der Technik gesteigert wird und das Schweißbereichsfenster vergrößert wird.Against this background, a stiffening structure is provided according to the characterizing part of claim 1 on the sheet metal part, with which the rigidity of the sheet metal part-closing head is increased during the welding process. In this way, a deformation of the closing head during the welding process can be largely reduced, whereby the connection strength of the composite component is increased compared to the prior art and the weld area window is increased.

In einer technischen Umsetzung kann die Versteifungsstruktur eine mit Bezug auf eine Längsachse des Fügehilfselementes konzentrische, zumindest teilweise umlaufende Vertiefung, Nut oder Kerbe sein. Diese kann bevorzugt an der, der Setzseite gegenüberliegenden Gegenseite des Blechteils ausgebildet sein.In a technical implementation, the stiffening structure may be a concentric, at least partially circumferential recess, groove or notch with respect to a longitudinal axis of the joining auxiliary. This can preferably be formed on the opposite side of the sheet metal part to the setting side.

Der beim mechanischen Setzprozess gebildete Schließkopf kann einen insbesondere ebenflächigen Schließkopfboden aufweisen, der an einer, insbesondere zylindrischen, umlaufenden Schließkopfflanke in eine daran angrenzende Basisfläche der Blechteil-Gegenseite übergeht. Der Schließkopfboden kann mit einem Höhenversatz von der angrenzenden Basisfläche des Blechteils vorragen.The closing head formed during the mechanical setting process can have a particularly planar closing head bottom, which merges on a, in particular cylindrical, circumferential closing head flank into an adjoining base surface of the sheet metal part opposite side. The closing head floor may protrude with a height offset from the adjacent base surface of the sheet metal part.

Im Hinblick auf einen im Schweißprozess besonders formstabilen Schließkopf kann die Vertiefung (das heißt Nut, Kerbe oder Rille) radial außenseitig sowie ringförmig geschlossen um den im Blechteil gebildeten Schließkopf verlaufen. Die Vertiefung ist dabei bevorzugt am Übergang zwischen der umlaufenden Schließkopfflanke und der daran angrenzenden Basisfläche der Blechteil-Gegenseite angeordnet.With regard to a particularly stable in the welding process closing head, the recess (that is, groove, notch or groove) radially externally and annularly closed run around the closing head formed in the sheet metal part. The recess is preferably arranged at the transition between the circumferential closing head and the adjoining base surface of the sheet metal part opposite side.

Bei einer Blechteil-Dicke im Bereich von 0,5 bis 2,5 mm ergibt sich bevorzugt die nachfolgende Schließkopf-Geometrie: so kann der Schließkopfboden um einen Höhenversatz von 0 bis 1,5 mm von der angrenzenden Basisfläche der Blechteil-Gegenseite vorragen und einen Außendurchmesser im Bereich von 5,0 bis 8 mm aufweisen. Die Breite und/oder Tiefe der umlaufenden Vertiefung kann in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm liegen.In a sheet metal part thickness in the range of 0.5 to 2.5 mm preferably results in the following closing head geometry: so the closing head bottom by a vertical offset of 0 to 1.5 mm from the adjacent base surface of the sheet metal part opposite side protrude and a Outside diameter in the range of 5.0 to 8 mm. The width and / or depth of the circumferential recess may be in a range of 0.1 to 0.5 mm.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des oben dargelegten Bauteilverbunds beschrieben. In dem Verfahren wird in einem ersten Prozessschritt das Blechteilzunächst auf einer Matrize abgelegt und anschließend das Fügehilfselement mittels eines Setzwerkzeuges in das Blechteil verpresst. In der Ablagefläche der Matrize ist eine Schließkopf-Negativform (das heißt Matrizen-Gravur) ausgebildet, so dass nach erfolgtem Setzschritt der Schließkopf im Blechteil eingeformt ist. Zusätzlich ist in der Matrizen-Ablagefläche auch die Negativform der umlaufenden Vertiefung ausgebildet, so dass beim Setzschritt nicht nur der Schließkopf, sondern auch die umlaufende Vertiefung in die Blechteil-Gegenseite eingeprägt wird.Hereinafter, a preferred method for producing the component composite set forth above will be described. In the method, the sheet metal part is first deposited on a die in a first process step and then the joining auxiliary element is pressed by means of a setting tool in the sheet metal part. In the storage surface of the die a closing head negative mold (that is, die engraving) is formed, so that after completion of the setting step, the closing head is formed in the sheet metal part. In addition, the negative mold of the circumferential recess is formed in the die-placing surface, so that not only the closing head, but also the circumferential recess is impressed in the sheet-metal part opposite side in the setting step.

Zur Durchführung des nachfolgenden Schweißprozesses wird das Blechteil mit dem Fügepartner zwischen zwei einander in Flucht gegenüberliegenden Schweißelektroden einer Schweißzange mit einer Fügekraft zusammengedrückt. Anschließend werden die Schweißelektroden in einem Punktschweißvorgang mit einem Stromimpuls beaufschlagt. Der Fügepartner ist bevorzugt ein Stahlblech. Das Fügehilfselement kann bevorzugt ebenfalls aus einem Stahl-Werkstoff hergestellt sein.To carry out the subsequent welding process, the sheet metal part is pressed together with the joining partner between two opposing welding electrodes of a welding gun with a joining force. Subsequently, the welding electrodes are subjected to a current pulse in a spot welding process. The joining partner is preferably a steel sheet. The joining auxiliary element can preferably also be made of a steel material.

Im Hinblick auf die Steifigkeitsanforderungen an den Schließkopf kann die Schließkopf-Negativform als eine hohlzylindrische Vertiefung in der Matrizen-Ablagefläche ausgebildet sein. Die Vertiefung weist demnach einen ebenflächigen Zylinderboden mit davon hochgezogener Zylinderwand auf, die an einer Oberkante in die angrenzende Matrizen-Ablagefläche übergeht. Die Oberkante kann mit einer umlaufenden ringförmigen Erhöhung ausgebildet sein, die die Negativform der einzuprägenden Vertiefung bildet.In view of the rigidity requirements of the closing head, the closing head negative mold may be formed as a hollow cylindrical recess in the die depositing surface. The depression accordingly has a planar cylinder base with a raised cylinder wall which merges at an upper edge into the adjacent die placement surface. The upper edge may be formed with a circumferential annular elevation, which forms the negative shape of the depression to be impressed.

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 Teilschnittdarstellung eine Bauteilverbund; 1 in a partial sectional view of a composite component;

2 und 3 jeweils Ansichten, die den Stanzprozess und den Schweißprozess in einem Verfahren zur Herstellung des in der 1 gezeigten Bauteilverbunds veranschaulichen. 2 and 3 views each showing the punching process and the welding process in a process of making the in the 1 illustrate component assembly shown.

In der 1 ist ein fertiggestellter Bauteilverbund gezeigt, bei dem ein Aluminiumblechteil 1 als ein erster Fügepartner mit einem Stahlblechteil 3 als ein zweiter Fügepartner verbunden ist. Die beiden Fügepartner 1, 3 sind über ein als Schweißeinlage dienendes Fügehilfselement (vorzugsweise Stanzelement) 5 miteinander verbunden. Zudem ist das in der 1 gezeigte Verfahren mit einer Klebstoffapplikation verbindbar.In the 1 a finished component composite is shown in which an aluminum sheet metal part 1 as a first mating partner with a sheet steel part 3 connected as a second joint partner. The two joining partners 1 . 3 are via a joining insert serving as a welding insert (preferably stamping element) 5 connected with each other. Moreover, that is in the 1 shown method with an adhesive application connectable.

Die obige Materialpaarung ist rein beispielhaft. Alternativ dazu sind auch beliebig andere Werkstoffe denkbar, etwa Magnesium sowie unter Umständen auch Kunststoffe.The above material pairing is purely exemplary. Alternatively, any other materials are conceivable, such as magnesium and possibly also plastics.

Das Fügehilfselement 5 weist gemäß der 2 einen Elementschaft 9 sowie einen Elementkopf 11 auf. In der 1 ist der Elementschaft 9 in einem mechanischen Prozess unter Aufrechterhaltung einer Restbodendicke r in das Material des Aluminiumblechteils 1 eingetrieben. Der Elementkopf 11 ist dagegen mit dem Stahlblechteil 3 unter Bildung einer stoffschlüssigen Verbindung, vorzugsweise eine Schweißlinse 13, verbunden.The joining auxiliary element 5 according to the 2 an elementary body 9 as well as an element head 11 on. In the 1 is the elementary 9 in a mechanical process while maintaining a residual soil thickness r in the material of the aluminum sheet part 1 driven. The element head 11 is against it with the sheet steel part 3 forming a cohesive connection, preferably a weld nugget 13 , connected.

Wie aus der 1 weiter hervorgeht, ist an der, von einer Setzseite 15 abgewandten Gegenseite 17 des Blechteils 1 ein zum Beispiel vorzugsweise zylindrischer Schließkopf 19 gebildet, der einen ebenflächigen Schließkopfboden 21 aufweist. Der Schließkopfboden 21 kann alternativ auch als ein Dom oder eine Kugelform ausgebildet sein. Dieser geht an einer zylindrischen umlaufenden Schließkopfflanke 23 in eine daran angrenzende Basisfläche 25 der Blechteil-Gegenseite 17 über. Der Schließkopfboden 21 kann mit einem Höhenversatz Δh im Bereich von 0,1 bis 1,5 mm von der Basisfläche 25 an der Blechteil-Gegenseite 17 vorragen. Außerdem ist der Schließkopf 19 in der 1 von einer umlaufenden Randrille bzw. Ringsicke 27 begrenzt, die unmittelbar am Übergang zwischen zylindrischen Schließkopfflanke 23 und der angrenzenden Basisfläche 25 der Blechteil-Gegenseite 17 eingeprägt ist. Die Ringsicke 27 weist eine Tiefe t bzw. Breite b im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm auf. In den Figuren ist der Querschnitt der Ringsicke 27 in etwa kreisförmig. Alternativ dazu kann die Ringsicken-Geometrie auch in beliebiger anderer Weise profiliert sein.Like from the 1 further, is at, from a landing page 15 facing away from the other side 17 of the sheet metal part 1 a, for example, preferably cylindrical closing head 19 formed, which has a planar closing head floor 21 having. The closing head floor 21 may alternatively be formed as a dome or a spherical shape. This goes on a cylindrical circumferential closing head edge 23 in an adjoining base area 25 the sheet metal part opposite side 17 above. The closing head floor 21 can with a height offset Δh in the range of 0.1 to 1.5 mm from the base surface 25 on the sheet metal part opposite side 17 protrude. In addition, the closing head 19 in the 1 from a circumferential edge groove or ring bead 27 limited, directly at the transition between the cylindrical closing head 23 and the adjacent base area 25 the sheet metal part opposite side 17 is impressed. The ring bead 27 has a depth t or width b in the range of 0.1 to 0.5 mm. In the figures, the cross section of the annular bead 27 roughly circular. Alternatively, the annular bead geometry can also be profiled in any other way.

Die Ringsicke 27 wirkt beim nachfolgend anhand der 2 und 3 beschriebenen Herstellungsprozess als eine Versteifungsstruktur, mit der die Steifigkeit des Schließkopfes 19 beim Schweißprozess erhöht wird. In dem Herstellungsprozess wird zunächst in einem Setzschritt (das heißt Stanzprozess) das noch unverformte Aluminiumblechteil 1 auf einer Matrize 29 abgelegt, wie in der 2 gezeigt ist. Anschließend wird das Fügehilfselement 5 mittels eines nicht gezeigten Setzwerkzeuges in das Blechteil 1 eingetrieben, wodurch der Elementschaft 9 radial aufspreizt und eine Kraft- und Formschlussverbindung mit dem Material des Aluminiumblechteils 1 eingeht.The ring bead 27 acts in the following on the basis of 2 and 3 described manufacturing process as a stiffening structure, with the stiffness of the closing head 19 is increased during the welding process. In the manufacturing process, the still undeformed aluminum sheet part is first in a setting step (ie punching process) 1 on a mold 29 filed as in the 2 is shown. Subsequently, the joining auxiliary element 5 by means of a setting tool, not shown in the sheet metal part 1 driven, causing the elementary shaft 9 spreads radially and a positive and positive connection with the material of the aluminum sheet part 1 received.

Wie aus der 2 weiter hervorgeht, ist in der Ablagefläche der Matrize 29 eine Schließkopf-Negativform 31 ausgebildet, und zwar mit einem zurückgesetzten Zylinderboden 33 sowie einer hochgezogenen Zylinderwand 35, die an einer Oberkante 37 in die angrenzende Matrizen-Ablagefläche übergeht. Der Winkel der Zylinderwand und des Zylinderbodens kann je nach Anwendung variieren. Die Oberkante 37 ist als eine umlaufende ringförmige Erhöhung ausgebildet, die die Negativform der Ringsicke 27 nachbildet. Beim Stanzprozess erfolgt somit nicht nur die Schließkopf-Bildung, sondern wird zudem auch die Ringsicke 27 in das Blechteil 1 eingeprägt.Like from the 2 is further apparent, is in the shelf of the die 29 a closing head negative mold 31 formed, with a recessed cylinder bottom 33 and a raised cylinder wall 35 at an upper edge 37 merges into the adjacent stencil tray. The angle of the cylinder wall and the cylinder bottom may vary depending on the application. The top edge 37 is formed as a circumferential annular elevation, which is the negative form of the annular bead 27 replicates. During the punching process, not only the closing head formation takes place, but also the ring bead 27 in the sheet metal part 1 imprinted.

Anschließend wird der in der 3 angedeutete Schweißprozess durchgeführt. Hierzu werden die beiden Blechteile 1, 3 an der herzustellenden Fügestelle zwischen zwei in Flucht zueinander ausgerichteten Schweißelektroden 39 positioniert. Die beiden Schweißelektroden sind Bestandteil einer Punktschweißzange, mit der ein herkömmlicher Widerstandspunktschweißprozess durchführbar ist. Die beiden Blechteile 1, 3 werden vor Beginn des Schweißvorgangs mittels der beiden Schweißelektroden 29 mit einer Fügekraft F zusammengedrückt. Durch die zusätzliche Ringsicke 27 kann die Schließkopf-Kontur trotz thermischer Belastung sowie der hohen Fügekräfte F während des Schweißprozesses formstabil bleiben, wodurch eine Blechteilverbindung hoher Verbindungsfestigkeit und -qualität erzielt wird.Subsequently, in the 3 indicated welding process performed. For this purpose, the two sheet metal parts 1 . 3 at the joint to be produced between two aligned in alignment welding electrodes 39 positioned. The two welding electrodes are part of a spot welding gun, with a conventional resistance spot welding process is feasible. The two sheet metal parts 1 . 3 be before starting the welding process by means of the two welding electrodes 29 compressed with a joining force F. Due to the additional ring bead 27 the closing head contour can remain dimensionally stable despite thermal stress and the high joining forces F during the welding process, whereby a sheet metal part connection of high connection strength and quality is achieved.

Zusätzlich kann die Ringsicke 27 im matrizenseitigen Blechteil 1 eine Volumenverdrängung aufnehmen und kompensieren, die durch das nachträgliche Einpressen des Fügehilfselementes 5 während des Schweißprozesses hervorgerufen wird.In addition, the ring bead can 27 in the die-side sheet metal part 1 absorb and compensate for a volume displacement caused by the subsequent pressing of the joining auxiliary element 5 during the welding process.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012020222 A1 [0003]

Claims

Component composite in which a joining auxiliary element ( 5 ), consisting of element head ( 11 ) and elementary ( 9 ), in a setting direction in a sheet metal part ( 1 ) is driven, with the formation of a closing head ( 19 ) while maintaining a residual soil thickness (r) at one of the setting side ( 15 ) facing away from the other side ( 17 ) of the sheet metal part ( 1 ), and in which an element head ( 11 ) of the joining auxiliary element ( 5 ) with a joining partner ( 3 ) in a welding process, in which the joining partner ( 3 ) and the closing head ( 19 ) of the sheet metal part ( 1 ) under heat / electric current with a joining force (F) are applied, characterized in that the sheet metal part ( 1 ) a stiffening structure ( 27 ) is provided, with the stiffness or stability of the closing head ( 19 ) of the sheet metal part ( 1 ) is increased during the welding process.

Composite component according to claim 1, characterized in that the stiffening structure ( 27 ) with respect to a longitudinal or force axis (L) of the joining auxiliary element ( 5 ) concentric, at least partially circumferential recess, groove or notch, in the opposite side ( 17 ) of the sheet metal part ( 1 ) is trained.

Composite component according to claim 1 or 2, characterized in that the closing head ( 19 ) on the sheet metal part opposite side ( 17 ), in particular planar, dome-shaped or spherical closing head bottom ( 21 ), which on a, in particular cylindrical, circumferential closing head ( 23 ) in an adjoining base surface ( 25 ) of the sheet metal part opposite side ( 17 ), and that the closing head floor ( 21 ) with a height offset (Δh) from the adjacent base surface (Δh) 25 ).

Composite component according to one of claims 2 or 3, characterized in that the recess ( 27 ) annularly or ellipsoidally around the in the sheet metal part ( 1 ) formed closing head ( 19 ) running.

Composite component according to one of claims 3 or 4, characterized in that the stiffening structure ( 27 ) at the transition between the closing head ( 23 ) and the adjacent base surface ( 25 ) of the sheet metal part opposite side ( 17 ) is arranged.

Composite component according to one of claims 2 to 5, characterized in that the recess ( 27 ) is a bead, with a bead depth (t) and a bead width (b) in the sheet metal part opposite side ( 17 ) is imprinted.

A method for producing a composite component according to one of the preceding claims, wherein in a setting step the sheet metal part ( 1 ) on a die ( 29 ) and then the joining auxiliary element ( 5 ) by means of a setting tool in the sheet metal part ( 1 ) and that in the die ( 29 ) a die engraving ( 31 ) is formed with a structure, preferably an annular groove negative mold, so that during the setting step both the closing head ( 19 ) as well as the stiffening structure ( 27 ) in the sheet metal part ( 1 ) is impressed.

Device for carrying out a method according to claim 7, which device for carrying out the setting step is a die ( 29 ) for storing the sheet metal part ( 1 ) and a setting tool with which the joining auxiliary element ( 5 ) with the sheet metal part ( 1 ) is compressible, characterized in that in the storage surface of the die ( 29 ) the negative form ( 37 ) of the stiffening structure ( 27 ) is formed, so that in the setting step, the stiffening structure ( 27 ) in the sheet metal part ( 1 ) can be imprinted.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the closing head negative mold ( 31 ) is formed as a hollow cylindrical recess in the die-depositing surface, which recess has a cylinder bottom ( 33 ) with raised cylinder wall ( 35 ), which at an upper edge ( 37 ) merges into the adjacent stencil depositing surface, and that the upper edge ( 37 ) is formed with a circumferential annular ridge forming the stiffening structure negative mold.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the stiffening structure negative mold and the die ( 29 ) are formed of the same material and / or in one piece or are alternatively designed in several parts.