-
Verfahren zur Herstellung eines endverschlossenen Blindniets umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Dorns mit einem Dornkopf, einem Zugstab und einem zwischen dem Dornkopf und dem Zugstab angeordneten Bruchhalsabschnitt mit anfänglicher Bruchkraft, Einsetzen des Dornkopfes in eine Öffnung eines vorgeformten Rohteils und Extrudieren des Rohteils über den Dorn zu einer Niethülse derart, dass ein erstes geschlossenes Ende der Niethülse den Dornkopf eng anliegend umgibt und das Innere der Niethülse in engem Kontakt mit dem Bruchhalsabschnitt und einem Teil des Zugstabs ist, wobei die Belastung des Bruchhalsabschnitts beim Extrudieren der Niethülse kleiner ist als die bestimmte Bruchkraft des Bruchhalsabschnitts, und Bildung eines Flansches an einem zweiten offenen Ende der Niethülse.
-
Blindniete dienen dazu, aneinander liegende Werkstücke dauerhaft miteinander zu verbinden. Die Werkstücke haben für diesen Zweck sie durchdringende Bohrungen, die miteinander zur Deckung gebracht werden und in die der Blindniet eingesetzt Durch Ziehen an dem Dorn wird dann der Blindniet verformt und dadurch befestigt. Ein befestigter Blindniet ergibt einen spielfreien Sitz in den Bohrungen der Werkstücke und er spannt die Werkstücke gegeneinander.
-
Ein endverschlossener Blindniet und ein Verfahren der angegebenen Art zu seiner Herstellung sind aus
GB 738 741 A bekannt.
-
Endverschlossene Blindniete werden eingesetzt, wenn das Nietloch gegen Mediendurchgang abgedichtet werden soll. Als Material zur Herstellung der Niethülse werden hierbei vorzugsweise weiche Aluminiumgüten verwendet. Beim Setzen des Blindniets wird die Niethülse durch den Dornkopf radial geweitet, so dass die Niethülse durch einen spielfreien Sitz die Bohrungen in den Werkstücken verschließt. Bei dem Weiten der Niethülse wird das Niethülsenmaterial durch den längs der Niethülsenbohrung bewegten Dornkopf gestaucht und radial nach außen gedrängt, wobei die auf den Dornkopf einwirkende Verformungskraft wächst und der Dornkopf bei Erreichen der Bruchkraft eines eine Sollbruchstelle bildenden Bruchhalsabschnitts von dem Dornstab abreißt. Die Bruchkraft des Bruchhalsabschnittes des Blindniets muss dabei so ausgelegt sein, dass einerseits der Dornkopf die Niethülse genügend verformen kann, um auf der Blindseite der zu fügenden Werkstücke einen Setztkopf zu bilden, und andererseits nicht in den Setzkopf hinein oder durch diesen und das Nietloch in den zu fügenden Werkstücken hindurch gezogen werden kann, sondern zuvor abreißt und auf der Blindseite in der Niethülse verbleibt. Ist nämlich die Bruchkraft des Bruchhalsabschnittes zu hoch, so wird beim Setzen des Blindniets der Dornkopf in den von der Niethülse gebildeten Setzkopf, der die Werkstücke miteinander verbindet, hineingezogen und es kommt zu Überständen der dornkopfseitigen Bruchstelle des Bruchhalsabschnittes über den Setzkopf, sogenanntes „Spiking“. Diese meist spitzen Überstände bergen eine Verletzungsgefahr. Bei eingefärbten Blindnieten kann die sichtbare Oberfläche des Blindniets zerstört werden und im Nietloch der Niethülse zeigt sich die silberne Bruchstelle des Bruchhalsabschnittes, ein bei Sichtteilen nicht akzeptabler Zustand. Ferner kann bei zu hoher Bruchkraft Niethülsenmaterial in den Spalt zwischen der Mundstücköffnung des Nietsetzgerätes und dem Zugstab gedrückt werden. Hierdurch klemmt das Nietsetzgerät am Setzkopf des Blindniets fest und ist nur mit Kraftaufwand von diesem weg zu bewegen. Ein in den Setzkopf gezogener Dornkopf reduziert außerdem deutlich die Wandstärke der Niethülse im Bereich des Nietlochs, wodurch die Scher- und Zugfestigkeit der Nietverbindung erheblich reduziert.
-
Ein Problem kann auch das Zusammentreffen ungünstiger Maßtoleranzen sein. In Ausnahmefällen, beispielsweise wenn der Durchmesser des Dornkopfes an der Toleranzuntergrenze und der Durchmesser des Nietlochs in den zu fügenden Werkstücken an der Toleranzobergrenze liegen und die Fügedicke der Werkstücke eher dünn ist, kann es vorkommen, dass der Bruchhalsabschnitt nicht bricht und der Dorn mit dem Dornkopf vollständig aus der Niethülse gezogen wird. Ein solcher für die Festigkeit der Nietverbindung ungünstiger Durchzug des Dornkopfes kann durch eine größere Dicke des blindseitigen Fügegutes unterbunden werden. In der Praxis, z.B. bei Anwendungen in der Automobilindustrie, sind jedoch vielfach blindseitige Materialstärken von vergleichsweise geringer Dicke anzutreffen, so dass bei solchen Anwendungen die Gefahr größer ist, dass es zu einem Nietdorndurchzug kommen kann.
-
Ist die Bruchkraft des Bruchhalsabschnitts niedrig, so kann ein Nietdorndurchzug zuverlässig vermieden werden. Allerdings besteht dann das Problem, dass der Nietdorn während des Prozesses zur Herstellung des Blindniets geschädigt wird. Bei der Herstellung endverschlossener Blindniete werden die zunächst als Rohteil vorliegende Niethülse und der Nietdorn in einem Fließpressvorgang, bei welchem die Niethülse auf den Dorn extrudiert wird, miteinander verbunden. Bei diesem Vorgang fließt Material der Niethülse am Nietdorn entlang. Dabei kommt es aufgrund von Reibungen zu einer Zugbelastung im Nietdorn. Ist die Grundfestigkeit des Dornmaterials und die durch Dimensionierung des Bruchhalsabschnittes eingestellte Bruchkraft eher niedrig, so kann es im Fließpressprozess zu Schädigungen oder zum Bruch des Dornes kommen. Problematisch ist hierbei, dass eine Schädigung, z.B. ein Dornbruch oder auch ein Anriss des Bruchhalsabschnittes, an einem das Herstellwerkzeug verlassenden Niet nicht erkannt werden kann. Auch beim Setzen des Blindniets kann eine aufgrund von Vorschädigung des Nietdorns stark reduzierte Bruchkraft nur eher zufällig entdeckt werden, weil sich eine unzureichende Ausformung des Setzkopfes vornehmlich auf der nicht sichtbaren Blindseite der Werkstücke zeigt.
-
Ausgehend von dieser Problematik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Blindniets anzugeben und einen Blindniet zu schaffen, der ohne Überstand der Bruchstelle und ohne die Gefahr eines Dorndurchzugs auch bei ungünstigen Maßtoleranzen und vergleichsweise kleinen blindseitigen Materialstärken gesetzt werden kann.
-
Die genannte Aufgabe wird durch einen nach dem in Anspruch 1 angegebenen Verfahren hergestellten Blindniet gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.
-
Das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung eines endverschlossenen Blindniets umfasst die Schritte:
Bereitstellen eines Dorns mit einem Dornkopf, einem Zugstab und einem zwischen dem Dornkopf und dem Zugstab angeordneten Bruchhalsabschnitt mit bestimmter anfänglicher Bruchkraft,
Einsetzen des Dornkopfes in eine Öffnung eines vorgeformten Rohteils und Extrudieren des Rohteils über den Dorn zu einer Niethülse derart, dass ein geschlossenes erstes Ende der Niethülse den Dornkopf eng anliegend umgibt und das Innere der Niethülse in engem Kontakt mit dem Bruchhalsabschnitt und einem Teil des Zugstabs ist, wobei die Zugbelastung des Bruchhalsabschnitts beim Extrudieren der Niethülse kleiner ist als die anfängliche Bruchkraft des Bruchhalsabschnitts, Bildung eines Flansches an einem offenen zweiten Ende der Niethülse und Verminderung der Zugfestigkeit des Dorns und damit der anfänglichen Bruchkraft des Bruchhalsabschnitts durch thermische Behandlung des aus Niethülse und Dorn gebildeten Blindniets.
-
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, die Zugfestigkeit des Materials des Dorns und die Bruchkraft des Bruchhalsabschnittes so hoch zu wählen, dass eine Schädigung des Nietdorns im Laufe des Herstellprozesses und bei der Formgebung der Niethülse zuverlässig vermieden wird. Dennoch werden die Nachteile einer hohen Dornfestigkeit und einer hohen Bruchkraft, die beim Setzen des Blindniets auftreten können, vermieden, indem nach Komplettierung von Dorn und Niethülse und Formung der Niethülse der Blindniet einer thermischen Behandlung unterzogen wird, durch die die Zugfestigkeit des Dorns und damit die Bruchkraft des Bruchhalsabschnittes deutlich vermindert werden, so dass der Bruch des Dorns auch dann zuverlässig erfolgt, wenn die Durchmessertoleranzen von Dornkopf und Nietloch im Werkstück ungünstig sind und die Materialdicke des blindseitigen Werkstücks relativ klein ist. Das Einziehen des Dornkopfs in den Setzkopf des gesetzten Blindniets oder gar ein Durchzug des Dornkopfs durch den Setzkopf wird vermieden, da vor Erreichen der hierzu erforderlichen Zugkraft der Bruchhalsabschnitt des Dorns infolge der verminderten Zugfestigkeit bricht.
-
Das Verfahren nach der Erfindung gewährleistet somit eine prozesssichere Herstellung des Blindniets durch hohe anfängliche Nietdornbruchkraft und prozesssicheres Herstellen der Nietverbindung durch die am Ende des Herstellprozesses erfolgende Herabsetzung der Nietdornbruchkraft des fertiggestellten Blindniets.
-
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich vornehmlich für endverschlossene Blindniete, bei denen zur Bildung der Niethülse ein vorgeformtes Rohteil, das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, über den Dorn geformt wird. Der Dorn des Blindniets kann sowohl aus Stahl, einer Stahllegierung oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.
-
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die thermische Behandlung des Blindniets hinsichtlich Temperatur und/oder Dauer so ausgeführt, dass die anfängliche Bruchkraft des Bruchhalsabschnitts infolge der thermischen Behandlung um wenigstens 20 % vermindert wird. Durch eine Verminderung der Bruchkraft in diesem Umfang kann zuverlässig erreicht werden, dass es beim Setzen des Blindniets nicht zu einem Überstand der Bruchzone des Bruchhalsabschnittes über die Außenseite des Flansches kommt.
-
Die thermische Behandlung des Blindniets nach der Erfindung führt zwangsläufig auch zu einer Verminderung der Festigkeit und damit der Scherkraft, die von der Niethülse aufgenommen werden kann. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die thermische Behandlung des Blindniets so ausgeführt wird, dass eine durch die thermische Behandlung verursachte Verminderung der Scherkraft der Niethülse maximal 30 % beträgt.
-
Die verringerte Scherfestigkeit der Niethülse kann durch Auslegung der Nietverbindung, beispielsweise durch eine Erhöhung der Anzahl der Blindniete für eine Nietverbindung, kompensiert werden.
-
In einer bevorzugten Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung umfasst die thermische Behandlung ein Glühen des Blindniets bei einer Temperatur von 350° C für eine Dauer von 20 min.
-
Das Verfahren der Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen
-
1 einen Längsschnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Blindniet,
-
2 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte zur Herstellung eines endverschlossenen Blindniets nach der Erfindung und
-
3 einen Querschnitt durch einen in ein Nietloch eines Werkstücks gesetzten Blindniet nach der Erfindung.
-
1 zeigt einen endverschlossenen Blindniet 1, der aus einem Dorn 2 und einer Niethülse 3 zusammengesetzt ist. Der Dorn 2 weist an einem Ende einen Dornkopf 4, einen das andere Ende bildenden Zugstab 5 und einen Bruchhalsabschnitt 6 auf, der zwischen dem Dornkopf 4 und dem Zugstab 5 angeordnet ist. Der Bruchhalsabschnitt 6 bildet eine Sollbruchstell, die beim Setzen des Blindniets 1 brechen soll, damit der Dornkopf 4 von dem Zugstab 5 getrennt wird. Der Dornkopf 4 und der Zugstab 5 haben kreisförmige Querschnitte, wobei der Zugstab 5 einen im Wesentlichen einheitlichen Durchmesser hat und der Durchmesser des Dornkopfes 4 etwa um den Faktor 1,5 größer ist als der Durchmesser des Zugstabes 5.
-
Der Bruchhalsabschnitt 6 kann ebenfalls einen kreisförmigen aber auch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt haben. Die Querschnittsfläche des Bruchhalsabschnittes 6 ist kleiner als die Querschnittsfläche des Zugstabes 5 und bestimmt durch ihre Größe und die Festigkeit des Materials die Bruchkraft, bei der der Bruchhalsabschnitt 6 unter Zugkraftbelastung bricht.
-
Die Niethülse 3 hat einen Hülsenabschnitt 7 von einheitlichem Außendurchmesser. Sie ist an einem Ende durch einen Boden 8 verschlossen und weist am entgegengesetzten Ende einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 9 auf. Die Niethülse 3 umgibt den Dornkopf 4, den Bruchhalsabschnitt 6 und einen an diesen angrenzenden Teil des Zugstabes 5. Die hohle Innenfläche der Niethülse 3 ist eng anliegend an die Außenfläche von Dornkopf 4, Bruchhalsabschnitt 6 und Zugstab 5 angeformt.
-
Die Niethülse 3 besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Der Dorn 2 besteht vorzugsweise aus Stahl oder einem anderen Metall von im Vergleich zur Niethülse größerer Festigkeit. Auch Aluminiumlegierungen kommen als Material für den Dorn 2 in Betracht.
-
2 veranschaulicht das Verfahren zur Herstellung des Blindniets gemäß 1 und seiner Teile. Zur Herstellung der Niethülse 3 wird von einem zugeführten Draht 10 ein Urstück 11 abgeschnitten und zu einem kreisscheibenförmigen Pellet 12 geformt. Das Pellet 12 wird dann mittels Presswerkzeugen zu einem topfförmigen Rohteil 13 geformt, das anschließend einer Wärmebehandlung unterworfen wird, um ihm die gewünschten Eigenschaften für die Weiterverarbeitung zu verleihen.
-
Parallel dazu wird ein zugeführter Dorndraht 15 durch Rollen oder Krempen mit einem Bruchhalsabschnitt 6 versehen. Dann wird an den Bruchhalsabschnitt 6 in einem Werkzeug ein Dornkopf 4 angeformt und ein an den Bruchhalsabschnitt 6 angrenzender Zugstab 5 auf Länge geschnitten und der danach fertige Dorn 2 gereinigt.
-
Der auf diese Weise hergestellte Dorn 2 wird anschließend mit dem Dornkopf 4 voran in die Öffnung des Rohteils 13 eingesetzt und danach in einem Fließpresswerkzeug das Rohteil 13 zu einer den Dornkopf 4, den Bruchhalsabschnitt 6 und einen Teil des Zugstabes 5 eng anliegend umschließenden Niethülse 3 mit einem an das offene Ende der Niethülse 3 angeformten Flansch 9 extrudiert. Während der Extrusion der Niethülse 3 fließt das Niethülsenmaterial an dem Dorn 2 entlang. Infolge von Reibung kommt es dabei zu einer Zugbelastung des Dorns 2, die an der schwächsten Stelle, dem Bruchhalsabschnitt 6, am höchsten ist. Ist die durch die Ausbildung des Bruchhalsabschnitts 6 eingestellte Nietdornbruchkraft relativ niedrig, so kann es zu einem Bruch oder Riss des Dorns 2 bzw. des Bruchhalsabschnitts 6 bei dem die Niethülse 3 formenden Fließprozess kommen. Die Buchfestigkeit des Bruchhalsabschnitts muss daher so groß bemessen sein, dass eine Schädigung des Dorns durch das Extrudieren der Niethülse nicht eintreten kann.
-
Das insoweit fertiggestellte Zwischenprodukt des Blindniets wird danach durch Glühen mit einer Temperatur von vorzugsweise 350° C während einer Zeitspanne von vorzugsweise 20 min thermisch behandelt. Hierdurch wird die Zugfestigkeit des Dorns 2 in einem solchen Maß verringert, dass die Zugkraft, die zu einem Bruch des Bruchhalsabschnittes 6 führt, etwa 20 % kleiner ist als vor der thermischen Behandlung.
-
Die Festigkeit der Niethülse 3 nimmt bei der thermischen Behandlung ebenfalls ab, so dass die Scherfestigkeit des thermisch behandelten Blindniets geringer ist als die Scherfestigkeit eines unbehandelten Blindniets. Bei der Auslegung einer Nietverbindung kann jedoch die geringere Scherfestigkeit der Niethülse berücksichtigt und durch eine gegebenenfalls größere Zahl von Blindnieten kompensiert werden.
-
Nach dem thermischen Behandeln wird der Blindniet 1 gereinigt und durch Nachformen des Flansches 9 in seine endgültige Form gebracht.
-
3 zeigt einen in einem Nietloch 20 eines Werkstücks 21 befestigten Blindniet 1 nach der Erfindung. Bei dem Befestigungsvorgang wird die Niethülse 3 des in das Nietloch 20 eingesetzten Blindniets 1 durch Ausüben einer Zugkraft an dem Zugstab und gleichzeitiger Abstützung des Flansches 9 an einem Gegenhalter, z.B. dem Mundstück des Setzwerkzeugs, durch den in Richtung des Flansches 9 bewegten Dornkopf 4 aufgeweitet und axial gestaucht. Die Aufweitung der Niethülse 3 endet, wenn der Dornkopf 4 in den Bereich der Niethülse 3 gelangt, in dem die Niethülse 3 von dem Rand des Nietlochs 20 umgeben ist und durch diesen an der Aufweitung gehindert ist. Die Niethülse 3 setzt nun dem Dornkopf 4 einen steil ansteigenden Verformungswiderstand entgegen, der die an dem Zugstab 5 ausgeübte Zugkraft ansteigen lässt und zu einer festen Anpressung der Niethülse 3 an den blindseitigen und inneren Rand des Nietloches 20 bewirkt.
-
Ist der beschriebene Verformungszustand erreicht, so soll ein weiterer Anstieg der Zugkraft den Dornkopf 4 nicht mehr vorantreiben, damit dieser nicht in den von der Niethülse 3 gebildeten Setzkopf 22 hinein oder gar durch diesen hindurch gezogen wird. Infolge der durch die thermische Behandlung nach der Erfindung bewirkten Verminderung der Bruchkraft kommt es nun zu einem Bruch des Bruchhalsabschnitts 6. Der Dornkopf 4 reißt von dem Zugstab 5 ab. Durch die dabei auftretende Rückfederung wird der Dornkopf 4 etwas in die Niethülse 3 hineingeschleudert, während der Zugstab entfernt und von dem Nietsetzwerkzeug aufgenommen wird. Der erreichte Endzustand ist in 3 gezeigt.
-
3 zeigt auch, dass selbst ohne Rückfedern des Dorns 2 die am Dorn 2 verbliebene Bruchstelle 23 des Bruchhalsabschnitts 6 innerhalb der Öffnung der Niethülse 3 verbleibt und nicht über die Außenseite des Flansches 9 überstehen würde.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
