DE102015009242B4 - Composite component and method and device for producing such a composite component - Google Patents

Composite component and method and device for producing such a composite component Download PDF

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Abstract

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 dem 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, dadurch gekennzeichnet, dass am Blechteil (1) eine Versteifungsstruktur (27) vorgesehen ist, mit der die Steifigkeit bzw. Stabilität des Schließkopfes (19) des Blechteils (1) beim Schweißprozess erhöht ist.Composite component in which an auxiliary joining element (5), consisting of an element head (11) and an element shaft (9), is driven into a sheet metal part (1) in a setting direction, specifically with the formation of a closing head (19) and while maintaining a residual base thickness (r ) on an opposite side (17) of the sheet metal part (1) facing away from the setting side (15), and in which an element head (11) of the auxiliary joining element (5) is connected to 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) are subjected to a joining force (F) under heat/electric current, characterized in that 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 Patentanspruch 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 composite component according to patent claim 1, a method for producing such a composite component according to patent claim 7 and a device for carrying out such a method according to patent 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 vehicle body construction, a mixed construction method is sometimes used, in which aluminum and steel sheet metal parts are joined together as joining partners. Resistance spot welding with a punching element offers a process with high application potential. This process is based on the insertion of a punching element (joining aid) between the two parts to be joined. The introduced joining aid element is therefore no longer visible from the outside after the welding process. In addition, the joint is protected against the ingress of corrosive media and is 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 discloses a composite component of this type, in which the joining element is driven with its element shank into a sheet metal part in a setting direction, while maintaining a residual base thickness and forming a closing head on an opposite side of the sheet metal part facing away from the setting side. An element head of the auxiliary joining 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 using, for example, spot welding tongs 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.During the welding process, the two parts to be joined are pressed together at the joint to be produced by means of two aligned welding electrodes, e.g. welding tongs, with the joining force and welded together. Excessive thermal loads and excessive joining forces can lead to an impairment of the connection quality of the component composite.

Aus der DE 10 2012 001 651 A1 ist ein Verfahren zum mechanischen Fügen zweier Blechteile bekannt, und zwar mittels einer Stanzniet, die im gebildeten Bauteilverbund in die beiden Blechteile eingetrieben ist.From the DE 10 2012 001 651 A1 a method for mechanically joining two sheet metal parts is known, namely by means of a punch rivet which is driven into the two sheet metal parts in the composite component formed.

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 component assembly, a method for producing such a component assembly 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 assembly.

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 developments of the invention are disclosed in the dependent claims.

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 if the heat in the welding process is too high and the sheet metal thicknesses are small or the material strength is high (when using high-strength steels), the closing head deforms during welding, which can lead to faulty joining results. Especially in the case of 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 in an uncontrolled manner next to the closing head area. This leads to a reduction in the force and form fit between the auxiliary joining element and the sheet metal part. In addition, cracks can occur as a result of uncontrolled pressing during the welding process, which significantly increases the risk of corrosion. In addition, the residual base thickness between the auxiliary joining element and the underside of the sheet metal part opposite the setting side is reduced, which means that there is a risk of the auxiliary joining element subsequently being punched through. In addition, during the welding process, the load/force effect can be transferred directly to the auxiliary joining element, so that the element is deformed too much and further damage to the connection occurs. In addition, the closing head can be pressed in, which reduces the overall 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, according to the characterizing part of patent claim 1, a stiffening structure is provided 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, deformation of the closing head during the welding process can be largely reduced, as a result of which the connection strength of the composite component is increased compared to the prior art and the welding area window is enlarged.

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 can be a depression, groove or notch that is concentric and at least partially circumferential with respect to a longitudinal axis of the auxiliary joining element. This can preferably be formed on the side of the sheet metal part opposite 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 closing head base that is in particular planar and that, on a, in particular cylindrical, circumferential closing head flank, merges into a base surface that is adjacent thereto the opposite side of the sheet metal part. The bottom of the closing head can 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 closing head that is particularly dimensionally stable during the welding process, the indentation (ie groove, notch or groove) can run radially on the outside and in a closed ring around the closing head formed in the sheet metal part. The indentation is preferably arranged at the transition between the circumferential closing head flank and the adjacent base surface of the opposite side of the sheet metal part.

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.With a sheet metal part thickness in the range of 0.5 to 2.5 mm, the following closing head geometry is preferred: the closing head base can protrude by a height offset of 0 to 1.5 mm from the adjacent base surface of the opposite side of the sheet metal part and Have outside diameters in the range of 5.0 to 8 mm. The width and/or depth of the circumferential indentation can be in a range from 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 Blechteil zunächst 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.A preferred method for producing the composite component set out above is described below. In the first process step, the sheet metal part is first placed on a die and then the auxiliary joining element is pressed into the sheet metal part using a setting tool. A negative mold for the closing head (that is, engraving of the matrix) is formed in the support surface of the die, so that after the setting step has taken place, the closing head is formed in the sheet metal part. In addition, the negative form of the circumferential indentation is also formed in the die storage area, so that during the setting step not only the closing head but also the circumferential indentation is embossed in the opposite side of the sheet metal part.

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 aligned opposite welding electrodes of a welding gun with a joining force. A current pulse is then applied to the welding electrodes in a spot welding process. The joining partner is preferably a sheet steel. The auxiliary joining 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.With regard to the rigidity requirements for the closing head, the negative form of the closing head can be designed as a hollow-cylindrical indentation in the die support surface. Accordingly, the recess has a planar cylinder base with a cylinder wall that extends upwards from it and that merges at an upper edge into the adjoining matrix storage area. The upper edge can be designed with a circumferential annular elevation that forms the negative shape of the depression to be embossed.

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

Es zeigen:

  • 1 in einer Teilschnittdarstellung eine Bauteilverbund;
  • 2 und 3 jeweils Ansichten, die den Stanzprozess und den Schweißprozess in einem Verfahren zur Herstellung des in der 1 gezeigten Bauteilverbunds veranschaulichen.
Show it:
  • 1 in a partial sectional view, a component assembly;
  • 2 and 3 respectively, views showing the stamping process and the welding process in a method of manufacturing the in FIG 1 to illustrate the 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 composite component is shown, in which an aluminum sheet part 1 is connected as a first joining partner to a steel sheet part 3 as a second joining partner. The two joining partners 1, 3 are connected to one another via an auxiliary joining element (preferably a punched element) 5 serving as a welding insert. In addition, this is in the 1 Methods shown can be combined with an adhesive application.

Die obige Materialpaarung ist rein beispielhaft. Alternativ dazu sind auch beliebig andere Werkstoffe denkbar, etwa Magnesium sowie unter Umständen auch Kunststoffe.The pairing of materials above is purely exemplary. As an alternative to this, any other materials are also conceivable, such as magnesium and, under certain circumstances, 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 aid element 5 has according to the 2 an element shaft 9 and an element head 11 . In the 1 the element shaft 9 is driven into the material of the aluminum sheet part 1 in a mechanical process while maintaining a residual base thickness r. The element head 11, on the other hand, is connected to the sheet steel part 3 to form a material connection, preferably a weld nugget 13.

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.How from the 1 As can also be seen, on the opposing side 17 of the sheet metal part 1 facing away from a setting side 15, a preferably cylindrical closing head 19 is formed, for example, which has a flat closing head base 21. Alternatively, the closing head base 21 can also be in the form of a dome or a spherical shape. At a cylindrical circumferential closing head flank 23, this transitions into an adjoining base surface 25 of the opposite side 17 of the sheet metal part. The closing head base 21 can protrude from the base surface 25 on the opposite side 17 of the sheet metal part with a height offset Δh in the range of 0.1 to 1.5 mm. In addition, the closing head 19 is in the 1 delimited by a peripheral edge groove or ring bead 27 which is stamped directly at the transition between the cylindrical closing head flank 23 and the adjoining base surface 25 of the opposite side 17 of the sheet metal part is. The annular bead 27 has a depth t or width b in the range from 0.1 to 0.5 mm. In the figures, the cross section of the annular bead 27 is approximately circular. As an alternative to this, the ring 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 annular bead 27 acts in the following based on the 2 and 3 described manufacturing process as a stiffening structure with which the rigidity of the closing head 19 is increased during the welding process. In the production process, the still undeformed aluminum sheet part 1 is first placed on a die 29 in a setting step (ie stamping process), as shown in FIG 2 is shown. The auxiliary joining element 5 is then driven into the sheet metal part 1 by means of a setting tool (not shown), as a result of which the element shaft 9 expands radially and a non-positive and positive connection is formed with the material of the aluminum sheet part 1 .

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.How from the 2 As can further be seen, a closing head negative mold 31 is formed in the storage area of the die 29, specifically with a recessed cylinder base 33 and a raised cylinder wall 35 which merges at an upper edge 37 into the adjacent die-depositing area. The angle of the cylinder wall and the cylinder bottom can vary depending on the application. The upper edge 37 is designed as a circumferential, ring-shaped elevation that simulates the negative shape of the ring bead 27 . During the stamping process, not only is the closing head formed, but the annular bead 27 is also stamped into the sheet metal part 1 .

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.Then the in the 3 indicated welding process carried out. For this purpose, the two sheet metal parts 1, 3 are positioned at the joint to be produced between two welding electrodes 39 aligned with one another. The two welding electrodes are part of a spot welding gun with which a conventional resistance spot welding process can be carried out. The two sheet metal parts 1, 3 are pressed together with a joining force F by means of the two welding electrodes 29 before the start of the welding process. Due to the additional annular bead 27, the closing head contour can remain dimensionally stable despite thermal stress and the high joining forces F during the welding process, as a result of which 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 annular bead 27 in the sheet metal part 1 on the die side can absorb and compensate for a volume displacement that is caused by the subsequent pressing in of the auxiliary joining element 5 during the welding process.

Claims (10)

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 dem 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, dadurch gekennzeichnet, dass am Blechteil (1) eine Versteifungsstruktur (27) vorgesehen ist, mit der die Steifigkeit bzw. Stabilität des Schließkopfes (19) des Blechteils (1) beim Schweißprozess erhöht ist.Composite component in which an auxiliary joining element (5), consisting of an element head (11) and an element shaft (9), is driven into a sheet metal part (1) in a setting direction, specifically with the formation of a closing head (19) and while maintaining a residual base thickness (r ) on an opposite side (17) of the sheet metal part (1) facing away from the setting side (15), and in which an element head (11) of the auxiliary joining element (5) is connected to 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) are subjected to a joining force (F) under heat/electric current, characterized in that 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. Bauteilverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (27) eine mit Bezug auf eine Längs- oder Kraftachse (L) des Fügehilfselements (5) konzentrische, zumindest teilweise umlaufende Vertiefung, Nut oder Kerbe ist, die in der Gegenseite (17) des Blechteils (1) ausgebildet ist.component composite claim 1 , characterized in that the stiffening structure (27) is an at least partially circumferential depression, groove or notch which is concentric with respect to a longitudinal or force axis (L) of the auxiliary joining element (5) and is formed in the opposite side (17) of the sheet metal part (1 ) is trained. Bauteilverbund nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkopf (19) an der Blechteil-Gegenseite (17) einen, insbesondere ebenflächigen, domförmigen oder kugelförmigen Schließkopfboden (21) aufweist, der an einer umlaufenden Schließkopfflanke (23) in eine daran angrenzende Basisfläche (25) der Blechteil-Gegenseite (17) übergeht, und dass der Schließkopfboden (21) mit einem Höhenversatz (Δh) von der angrenzenden Basisfläche (25) vorragt.component composite claim 1 or 2 , characterized in that the closing head (19) on the opposite side (17) of the sheet metal part has an in particular planar, dome-shaped or spherical closing head base (21) which, on a circumferential closing head flank (23), fits into an adjoining base surface (25) of the sheet metal part -Opposite side (17) and that the closing head base (21) protrudes with a height offset (Δh) from the adjacent base surface (25). Bauteilverbund nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung ringförmig oder ellipsoid um den im Blechteil (1) gebildeten Schließkopf (19) läuft.Component composite according to one of claims 2 or 3 , characterized in that the depression runs annularly or ellipsoidally around the closing head (19) formed in the sheet metal part (1). Bauteilverbund nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (27) am Übergang zwischen der Schließkopfflanke (23) und der angrenzenden Basisfläche (25) der Blechteil-Gegenseite (17) angeordnet ist.Component composite according to one of claims 3 or 4 , characterized in that the stiffening structure (27) is arranged at the transition between the closing head flank (23) and the adjoining base surface (25) of the sheet metal part opposite side (17). Bauteilverbund nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine Sicke ist, die mit einer Sickentiefe (t) und einer Sickenbreite (b) in die Blechteil-Gegenseite (17) eingeprägt ist.Component composite according to one of claims 2 until 5 , characterized in that the indentation is a bead which is embossed with a bead depth (t) and a bead width (b) into the opposite side (17) of the sheet metal part. Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Fügehilfselement (5), bestehend aus Elementkopf (11) und Elementschaft (9), in einer Setzrichtung in ein Blechteil (1) eingetrieben wird, 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 dem ein Elementkopf (11) des Fügehilfselements (5) mit einem Fügepartner (3) in einem Schweißprozess verbunden wird, bei dem der Fügepartner (3) und der Schließkopf (19) des Blechteils (1) unter Wärme/elektrischem Strom mit einer Fügekraft (F) beaufschlagt werden, wobei in einem Setzschritt das Blechteil (1) auf einer Matrize (29) abgelegt wird und anschließend das Fügehilfselement (5) mittels eines Setzwerkzeugs in das Blechteil (1) eingetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Matrize (29) eine Matrizen-Gravur (31) mit einer Struktur ausgebildet ist, so dass beim Setzschritt sowohl der Schließkopf (19) als auch die Versteifungsstruktur (27), mit der die Steifigkeit bzw. Stabilität des Schließkopfes (19) des Blechteils (1) beim Schweißprozess erhöht ist, in das Blechteil (1) eingeprägt wird.Method for producing a component composite according to one of the preceding claims, in which an auxiliary joining element (5) consisting of element head (11) and element shaft (9), is driven into a sheet metal part (1) in a setting direction, specifically while forming a closing head (19) and maintaining a residual base thickness (r) on an opposite side (r) facing away from the setting side (15). 17) of the sheet metal part (1), and in which an element head (11) of the auxiliary joining element (5) is connected to 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 ) are subjected to a joining force (F) under heat/electric current, with the sheet metal part (1) being placed on a die (29) in a setting step and the auxiliary joining element (5) then being driven into the sheet metal part (1) using a setting tool , characterized in that in the die (29) a die engraving (31) is formed with a structure so that during the setting step both the closing head (19) and the stiffening structure (27) with which the rigidity or stability of the Closing head (19) of the sheet metal part (1) is increased during the welding process, is stamped into the sheet metal part (1). Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach dem Anspruch 7, bei dem ein Fügehilfselement (5), bestehend aus Elementkopf (11) und Elementschaft (9), in einer Setzrichtung in ein Blechteil (1) eintreibbar 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 dem ein Elementkopf (11) des Fügehilfselements (5) mit einem Fügepartner (3) in einem Schweißprozess verbindbar ist, bei dem der Fügepartner (3) und der Schließkopf (19) des Blechteils (1) unter Wärme/elektrischem Strom mit einer Fügekraft (F) beaufschlagbar ist, wobei in einem Setzschritt das Blechteil (1) auf einer Matrize (29) ablegbar ist und anschließend das Fügehilfselement (5) mittels eines Setzwerkzeugs in das Blechteil (1) eintreibbar ist, welche Vorrichtung zur Durchführung des Setzschritts eine Matrize (29) zur Ablage des Blechteils (1) und das Setzwerkzeug aufweist, mit dem das Fügehilfselement (5) mit dem Blechteil (1) verpressbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ablagefläche der Matrize (29) die Negativform (37) der Versteifungsstruktur (27) ausgebildet ist, so dass im Setzschritt die Versteifungsstruktur (27), mit der die Steifigkeit bzw. Stabilität des Schließkopfes (19) des Blechteils (1) beim Schweißprozess erhöht ist, in das Blechteil (1) einprägbar ist.Device for carrying out a method according to claim 7 , in which an auxiliary joining element (5), consisting of an element head (11) and an element shaft (9), can be driven into a sheet metal part (1) in a setting direction, specifically with the formation of a closing head (19) and while maintaining a residual bottom thickness (r) on an opposite side (17) of the sheet metal part (1) facing away from the setting side (15), and in which an element head (11) of the auxiliary joining element (5) can be connected to 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) can be subjected to a joining force (F) under heat/electric current, with the sheet metal part (1) being able to be placed on a die (29) in a setting step and then the auxiliary joining element (5) can be driven into the sheet metal part (1) by means of a setting tool, which device for carrying out the setting step has a die (29) for depositing the sheet metal part (1) and the setting tool with which the auxiliary joining element (5) can be pressed with the sheet metal part (1). , characterized in that the negative mold (37) of the stiffening structure (27) is formed in the support surface of the die (29), so that in the setting step the stiffening structure (27) with which the rigidity or stability of the closing head (19) of the sheet metal part (1) is increased during the welding process, can be stamped into the sheet metal part (1). Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schließkopf-Negativform (31) als eine hohlzylindrische Vertiefung in der Matrizen-Ablagefläche ausgebildet ist, welche Vertiefung einen Zylinderboden (33) mit hochgezogener Zylinderwand (35) aufweist, die an einer Oberkante (37) in die angrenzende Matrizen-Ablagefläche übergeht, und dass die Oberkante (37) mit einer umlaufenden ringförmigen Erhöhung ausgebildet ist, die die Versteifungsstruktur-Negativform bildet.device after claim 8 , characterized in that a closing head negative mold (31) is designed as a hollow-cylindrical indentation in the die storage surface, which indentation has a cylinder base (33) with a raised cylinder wall (35) which at an upper edge (37) into the adjacent dies -Storage surface goes over, and that the upper edge (37) is formed with a circumferential annular elevation, which forms the stiffening structure negative mold. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur-Negativform und die Matrize (29) materialeinheitlich und/oder einstückig ausgebildet sind oder alternativ mehrteilig ausgeführt sind.device after claim 9 , characterized in that the stiffening structure negative mold and the matrix (29) are made of the same material and / or in one piece or alternatively are made in several parts.
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