DE19802393A1

DE19802393A1 - Verfahren und Befestigungsteil zur Ausbildung einer Reibschweißverbindung

Info

Publication number: DE19802393A1
Application number: DE19802393A
Authority: DE
Inventors: Hermann Roeser
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1998-12-17
Also published as: WO1998056535A1; US6238121B1; JP2002503156A; AU7347998A; JP4388140B2; EP0988132A1

Description

Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Reibschweißverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten metallischen Bauteil, insbesondere einer Reibschweißverbindung zwischen einem Reibschweißbolzen und einem Blech.

Bekannt ist aus der DE 42 25 435 A1 ein Verfahren zur Ausbildung einer Reibschweißverbindung und ein Treibdorn, mit dem die Reibschweißver bindung im Inneren eines rohrförmigen Bauteils erzeugbar ist. Der Treibdorn wird mit einem sich konisch verjüngenden Ende bis zum Anschlag in das rohrförmige Bauteil eingeführt und um eine Symmetrieachse verdreht. Dabei weitet sich das Ende des rohrförmigen Bauteils auf und paßt sich der konischen Form des Treibdorns an. Es entsteht ein Verbindungsbereich an der Konusoberfläche. Die Verbindung wird durch einen Kraftschluß zwischen dem Treibdorn und dem Bauteil verstärkt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Aus bildung einer Reibschweißverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten metallischen Bauteil anzugeben, mit dem ein ringförmiger Verbin dungsbereich an einer vorgegebenen Stelle erzeugbar ist. Eine weitere Auf gabe ist es, ein metallisches Befestigungsteil zur Ausbildung einer Reib schweißverbindung an einer vorgegebenen Stelle eines anderen Bauteils an zugeben.

Die Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 und durch ein metallisches Befestigungsteil mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausbildung einer Reibschweißver bindung wird ein Führungselement des ersten Bauteils in eine sich etwa senkrecht zu einer Oberfläche des zweiten Bauteils erstreckende Positionier bohrung eingebracht. Die beiden Bauteile werden so relativ zueinander um eine Rotationsachse in Längsrichtung des Führungselementes verdreht, daß ein ringförmiger Verbindungsbereich zwischen den beiden Bauteilen entsteht.

Bei einer Ausbildung einer Reibschweißverbindung können hohe Anpreß drücke bzw. relativ hohe Rotationsgeschwindigkeiten auftreten. Es besteht daher stets die Gefahr, daß ein Verlaufen der relativ zueinander verdreh baren Bauteile eintritt. Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden, da durch das Zusammenspiel zwischen dem Führungselement und der Positionierbohrung verhindert wird, daß eine Abweichung von der vorgesehenen Verbindungsstelle eintritt. Die erfindungsgemäße Verfahrens führung führt auch zu einem geringeren gerätetechnischen Aufwand beim Erzeugen der Reibschweißverbindung, wenn die lagerichtige Positionierung der beiden Bauteile zueinander durch die Bauteile selbst erreicht wird. Insbesondere werden quer zur Rotationsachse wirkende hohe Kräfte ver mieden, die beispielsweise Lager einer Vorrichtung beschädigen könnten, mit der eines der beiden Bauteile um eine Rotationsachse verdreht wird. Bei bekannten Verfahren treten solche hohen Lagerkräfte dann auf, wenn die Rotationsachse nicht senkrecht zu der Oberfläche des zweiten Bauteils ausgerichtet ist.

Die erfindungsgemäße Verfahrensführung ist insbesondere bei einer Material paarung Aluminium/Stahl vorteilhaft, denn zur Ausbildung einer Reibschweiß verbindung muß zunächst eine Aluminiumoxidschicht an einer Anschweiß fläche eines Bauteils aus Aluminium abgerieben werden, bevor eine stoffliche Verbindung zwischen den beiden Bauteilen entsteht. Ein solches Abreiben der Aluminiumoxidschicht kann durch hohe Anpreßdrücke bzw. schnelle Relativbewegungen der beiden Bauteile zueinander erfolgen. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß die Anschweißfläche beispielsweise des ersten Bauteils, welches das Führungselement aufweist, eine Oberflächenstruktur aufweist, durch die der Reibungskoeffizient zwischen den einander reibenden Flächen vergrößert wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auch vorgeschlagen, daß das Führungselement soweit in die Positionierbohrung eingebracht wird, bis eine Anschweißfläche des ersten Bauteils um die Positionierbohrung herum mit der Oberfläche des zweiten Bauteils in Kontakt kommt.

Die Bauteile sind insbesondere ein Metallbolzen mit einem Führungselement und ein Blech mit einer Positionierbohrung. Unter einer Anschweißfläche wird hier ein Bereich einer Oberfläche verstanden, an dem bei der Durch führung des Verfahrens gerieben wird, bzw. mit dem an einer Anschweiß fläche des jeweils anderen Bauteils gerieben wird. Während der Durch führung des Verfahrens kann sich die Form der Anschweißfläche wesentlich ändern. Insbesondere kann das Material an der Anschweißfläche aufgrund von Reibungswärme verfließen. Nach Beendigung des Reibschweißens exi stiert im Bereich der Anschweißfläche bzw. ehemaligen Anschweißfläche der Verbindungsbereich, d. h. die Materialverbindung zwischen den Bauteilen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auch die Möglichkeit angeboten, zunächst das erste Bauteil mit seinem Führungselement lagerichtig am zweiten Bauteil zu Positionieren, wobei das Führungselement in die Positio nierbohrung eingebracht wird. Danach werden die zu verbindenden Bauteile relativ zueinander verdreht. Nach einem weiteren vorteilhaften Gedanken wird vorgeschlagen, daß das Führungselement während eines Verdrehvor gangs in die Positionierbohrung eingebracht wird. Das Führungselement kann dabei mit einer geringeren Umdrehungsgeschwindigkeit in die Positionierboh rung eingebracht werden. Durch diese Ausgestaltung der Verfahrensführung wird eine höhere Taktzeit erreicht, da der Positioniervorgang in den Ver drehvorgang integriert wird.

Dadurch, daß das erste Bauteil ein Führungselement aufweist, welches ein freies Ende aufweist, das als eine Bohrspitze ausgebildet ist, wird die Möglichkeit eröffnet, durch das Führungselement selbst während des Ver drehvorgangs die Positionierbohrung auszubilden. Hierdurch wirkt das erste Bauteil selbstlochend, wodurch eine vorherige Ausbildung der Positionierboh rung nicht notwendig ist.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Führungselement während des Verdrehvorganges weiter in die Positionierbohrung eingebracht. Dadurch kann ein für den Verschweißvorgang notwendiger Anpreßdruck an der Anschweißfläche erreicht bzw. beibehalten werden, obwohl Material an der Anschweißfläche bzw. der Oberfläche des zweiten Bauteils verformt wird.

Bei einer weiteren Weiterbildung wird ein freies Ende des Führungselement es durch die als Durchgangsbohrung ausgebildete Positionierbohrung hin durchgesteckt. Somit wird die zur Verfügung stehende Bohrungslänge voll ständig genutzt. Aus dem gleichen Grund, der Erzielung einer möglichst stabilen Positionierung, sind die Außenabmessungen des Führungselementes und der Innendurchmesser der Positionierbohrung möglichst paßgenau aufein ander abgestimmt, wobei jedoch der Reibungswiderstand zwischen dem Führungselement und der Wandung der Positionierbohrung möglichst gering bleibt. Bei einer alternativen Weiterbildung tritt zwischen dem Führungs element und der Wandung der Positionierbohrung ausreichend starke Reibung auf, so daß auch dort ein Verbindungsbereich entsteht.

Zur Ausbildung eines Verbindungsbereiches zwischen dem Führungselement und der Wandung der Positionierbohrung wird auch vorgeschlagen, daß das Führungselement wenigstens einen sich in Montagerichtung verjüngenden Abschnitt, vorzugsweise einen sich konisch verjüngenden Abschnitt, aufweist. Der sich konisch verjüngende Abschnitt kann teilweise eine Reibschweißver bindung mit der Wandung der Positionierbohrung bilden. Durch den sich verjüngenden Abschnitt des Führungselementes wird auch eine Selbstzen trierung des Führungselementes in einer vorgefertigten Positionierbohrung erreicht.

Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens werden die Form und/oder die Abmessungen und/oder das Material der Bauteile so gewählt, daß sich bei der Entstehung des Verbindungsbereiches das Material im wesentlichen nur eines der beiden Bauteile verformt. Bei einer speziellen Ausgestaltung wird dies dadurch erreicht, daß die Anschweißfläche des ersten Bauteils an einer Stirnseite eines dünnwandigen Vorsprunges liegt. Entstehende Reibungswärme kann daher nur langsam von dem stirnseitigen Ende über den Vorsprung abgeleitet werden, so daß das Material dort schnell ausreichend hohe Tempe raturen für die Ausbildung einer Materialverbindung erreicht.

Das erfindungsgemäße metallische Befestigungsteil zur Ausbildung einer Reibschweißverbindung hat eine Oberfläche, die wenigstens eine ungefähr in eine Montagerichtung orientierte Anschweißfläche aufweist, welche entlang einer zu einer Rotationsachse senkrecht stehenden Ebene verlaufend die Rotationsachse umgibt. Das Befestigungsteil weist ein Führungselement auf, das sich in die Montagerichtung entlang der Rotationsachse erstreckt. Unter der Montagerichtung ist eine Richtung parallel zur Rotationsachse bzw. auf der Rotationsachse zu verstehen, in die ein betrachteter Bereich des Befesti gungsteils bewegt werden kann, um die Anschweißfläche zur Anlage an eine Anschweißfläche eines anderen Bauteils zu bringen, bzw. aus der das andere Bauteil auf die Anschweißfläche zubewegt werden kann. Unter der Rota tionsachse ist eine Achse zu verstehen, um die das Befestigungsteil verdreht werden kann, so daß eine Reibschweißverbindung an der Anschweißfläche entsteht. Das Führungselement ist bevorzugtermaßen ein Zapfen, der sich von einem Grundkörper des Befestigungsteils aus entlang der Rotationsachse erstreckt.

Bevorzugt wird eine Ausgestaltung des Befestigungsteils, bei der das Füh rungselement aus der Ebene in die Montagerichtung herausragt. Damit ist es insbesondere möglich, das Befestigungsteil nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Blech zu verschweißen, das eine senkrecht zu seiner Oberfläche verlaufende Positionierbohrung aufweist.

Bei einer Weiterbildung des Befestigungsteils umgibt die Anschweißfläche die Rotationsachse ringförmig. Es gibt Ausgestaltungen, bei denen die An schweißfläche aus einer Mehrzahl voneinander beabstandeter Teilflächen besteht. Bevorzugt werden jedoch Ausgestaltungen mit einer ununterbrochenen Anschweißfläche, insbesondere einer die Rotationsachse rundherum geschlos sen umgebenden Anschweißfläche. Ein Vorteil solcher Ausgestaltungen ist, daß die Befestigungsteile einfach, beispielsweise in einer Presse, hergestellt werden können.

Bei einer Weiterbildung weist das Befestigungsteil am Außenrand der An schweißfläche ungefähr seinen größten Außenumfang auf. Somit läßt sich ein Verbindungsbereich mit maximal möglichem Außenumfang erzielen, wodurch eine besonders stabile Reibschweißverbindung erreichbar ist.

Handelt es sich bei dem zweiten Bauteil um ein Blech, dann ist bei der Wahl der Größe der Anschweißfläche die Blechstärke zu beachten. Oberhalb einer bestimmten Größe der Anschweißfläche erreicht die Materialverbindung zwischen den beiden Bauteilen eine Stabilität, die größer als die Stabilität des Blechs ist. Außerdem ist zu beachten, daß die für die Erzeugung der Reibschweißverbindung erforderliche Anpreßkraft etwa proportional zur Größe der Anschweißfläche ist. Es ist daher auf eine geeignete Unterstützung des Blechs zu achten. Aus diesem Grund, aber auch um den gerätetechnischen Aufwand zu begrenzen, werden möglichst kleine Anschweißflächen bevorzugt.

Bei noch einer Weiterbildung ist die Innenweite der ringförmigen An schweißfläche größer als die Dicke des Führungselementes. Die Innenweite wird entlang einer die Rotationsachse kreuzenden Strecke gemessen. Bei einer nicht kreisringförmigen Anschweißfläche ist unter der Innenweite die kleinste Innenweite zu verstehen. Es ist daher rundherum um das Führung selement ein Freiraum vorhanden, in den bei der Erzeugung einer Reib schweißverbindung plastisch verformtes Material ausweichen kann, so daß sich nach innen eine sockelartige Verbreiterung bilden kann. Der Freiraum führt am Ende eines Reibschweißvorganges zu einer vorteilhaften schnellen Erkaltung vorher durch Reibung erwärmter Materialien im Bereich der Anschweißflächen und damit zu einer besonders stabilen Reibschweißver bindung. Dabei spielt neben dem möglichen Ausweichen geschmolzenen Materials auch die große Kühloberfläche eine Rolle. Um die Abkühlung am Innenrand der Anschweißfläche noch zu beschleunigen, wird vorgeschlagen, diesen Bereich mit Preßluft anzuströmen, beispielsweise durch einen ver bleibenden Spalt zwischen dem Führungselement und einer Positionierboh rung, in die das Führungselement eingebracht worden ist.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Befestigungsteils verläuft die Anschweißfläche etwa konzentrisch zu einer Umfangslinie des Führungsele mentes. Auf die fertigungstechnischen Vorteile einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung des Befestigungsteils wurde bereits hingewiesen. Es ergeben sich aber auch verfahrenstechnische Vorteile bei der Erzeugung einer Reib schweißverbindung, da das Befestigungsteil besonders einfach und effektiv um eine durch das Zentrum der Anschweißfläche bzw. des Führungselemen tes verlaufende Rotationsachse verdrehbar ist.

Bei noch einer Weiterbildung liegt die Anschweißfläche an einem Vorsprung des Befestigungsteils. Der Vorsprung ist vorzugsweise dünnwandig, so daß die Anschweißfläche klein ist und eine geringe Anpreßkraft bei der Her stellung einer Reibschweißverbindung mit einem anderen Bauteil ausreicht.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Führungselement eine zylindrische Umfangsoberfläche aufweist. Der Außendurchmesser ist bevorzugtermaßen auf den Innendurchmesser einer Positionierbohrung in einem Bauteil passend abgestimmt, zu dem eine Reibschweißverbindung hergestellt werden soll.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Befestigungsteils wird vorgeschlagen, daß das Führungselement wenigstens einen sich in Montage richtung verjüngenden Abschnitt aufweist. Hierdurch wird eine Selbstzen trierung des Führungselementes erreicht, wenn dieses in eine vorgefertigte Positionierbohrung eingeführt wird. Vorzugsweise ist der sich verjüngende Abschnitt konisch ausgebildet. Er liegt vorzugsweise im freien Endbereich des Führungselementes.

Bei einer Ausgestaltung des Befestigungsteils ist das Führungselement so ausgebildet, daß das freie Ende des Führungselementes als eine Bohrspitze ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung des Führungselementes ermöglicht eine Ausbildung einer Positionierbohrung durch das Führungselement. Es erfolgt eine Selbstlochung durch das Befestigungsteil. Vorzugsweise ist die Bohr spitze mit wenigstens einer Schneidkante ausgebildet. Die Ausgestaltung der Bohrspitze kann an die Werkstoffeigenschaften des Bauteils, an dem das Befestigungsteil angebracht werden soll, angepaßt sein.

Bei einer Ausgestaltung des Befestigungsteils weist die Anschweißfläche, vorzugsweise etwa senkrecht zur Rotationsachse verlaufende, Oberflächen strukturen auf. Durch die Form und die Abmessungen der Oberflächen strukturen läßt sich der Reibungskoeffizient der Anschweißfläche einstellen.

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungs gemäßen Befestigungsteils werden anhand der Zeichnung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befesti gungsteils in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Befestigungsteil nach Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befesti gungsteils im Längsschnitt,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befesti gungsteils im Längsschnitt,

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befesti gungsteils in Teildarstellung im Längsschnitt,

Fig. 6 eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befesti gungsteils in Teildarstellung im Längsschnitt,

Fig. 7 eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befesti gungsteils in Teildarstellung im Längsschnitt und

Fig. 8 bis Fig. 11 Verfahrensschritte beim Reibverschweißen des Befestigungsteils nach Fig. 1 mit einem Blech.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen ein erfindungsgemäßes Befestigungsteil 10, ins besondere einen Reibschweißbolzen, mit einer in eine Montagerichtung M orientierte kreisringförmigen Anschweißfläche 2. Die Anschweißfläche 2 liegt am stirnseitigen Ende eines Vorsprungs 9 des Befestigungsteils 10 und umgibt eine Rotationsachse 6 rundherum geschlossen. Der Vorsprung 9 bildet zusammen mit einem Grundkörper des Befestigungsteils 10 einen zylindrischen Teil der Mantelfläche 5. Von dem Grundkörper des Befe stigungsteils 10 aus erstreckt sich ein als Zapfen ausgebildetes Führungs element 1 entlang der Rotationsachse 6 in die Montagerichtung M auf sein freies Ende 4 zu. Das Führungselement 1 ragt aus einer Ebene E, in der die Anschweißfläche 2 liegt, heraus.

Zwischen dem zylinderartigen Führungselement 1 und dem ringförmigen Vorsprung 9 liegt eine geschlossen umlaufende Nut 3, in die beim Reibver schweißen des Befestigungsteils 10 durch Reibung erwärmtes Material aus weichen kann. Um eine schnelle Abkühlung des Materials am Ende des Verschweißvorganges zu ermöglichen, beträgt der Durchmesser D des Führungselementes 1 ungefähr die Hälfte der Größe der Innenweite W der Anschweißfläche 2. Aus fertigungstechnischen und verfahrenstechnischen Gründen sind die Ränder an dem stirnseitigen Ende des Vorsprungs 9 und dem freien Ende 4 des Führungselementes 1 abgeschrägt. Die Abschrägun gen an dem Vorsprung 9 bewirken ein Abziehen von erwärmtem, flüssigem Material während des Verschweißvorganges durch Adhäsionskräfte. Die Abschrägung an dem Führungselement 1 dient dem einfachen Einführen des Führungselementes 1 in eine Positionierbohrung. Bei einer weiteren, in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist die Abschrägung deutlicher ausgeprägt, so daß das Führungselement 41 einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 8 aufweist.

Gegenüber dem Befestigungsteil 10 ist das in Fig. 3 gezeigte Befestigungsteil 20 einfacher herzustellen, da keine das Führungselement 11 umgebende Nut vorhanden ist. Die kreisringförmige Anschweißfläche 12 endet mit ihrem Innenrand unmittelbar am Fuß des Führungselementes 11. Das Befestigungs teil 20 weist an seinem dem Führungselement 11 gegenüberliegenden Ende eine Ausnehmung 13 mit einer regelmäßigen sechskantigen Querschnittsfläche auf. Die Ausnehmung 13 dient der lagestabilen Zuführung des Befestigungs teils 20 durch einen Zuführungskanal in eine Position, in der das Befesti gungsteil 20 an ein anderes Bauteil anschweißbar ist.

Das in Fig. 4 gezeigte Befestigungsteil 30 weist einen wulstartigen ringför migen Vorsprung 29 auf, an dessen stirnseitigen Ende die Anschweißfläche 22 liegt. Einem Führungselement 21 gegenüberliegend ist ein Befestigungs fortsatz 24 ausgebildet, mit einem Außengewinde 23 am Außenumfang. Der Befestigungsfortsatz 24 erlaubt, Bauteile mit entsprechendem Innengewinde anzuschrauben.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befesti gungsteils 40 in Teildarstellung abgebildet. Eine Nut 33 zwischen Führungs element 31 und einem ringförmigen Vorsprung 39 des Befestigungsteils 40 weist eine nach oben hin sich stetig verkleinernde Querschnittsfläche auf.

Dementsprechend nimmt die Querschnittsfläche des Vorsprungs 39 von der stirnseitig liegenden Anschweißfläche 32 aus gesehen stetig zu. Aus diesem Grund wird beim Anschweißen des Befestigungsteils 40 ein unkontrolliertes Abschmelzen des Vorsprungs 39 verhindert, denn die Querschnittsfläche und damit der Wärmeabtransport durch Wärmeleitung nach oben nimmt mit fortschreitendem Abschmelzen zu.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befesti gungsteils 70. Das Befestigungsteil 70 weist ein Führungselement 71 auf. Der prinzipielle Aufbau des Befestigungsteils 70 entspricht im wesentlichen der Ausgestaltung des Befestigungsteils 30. Das Führungselement 71 weist einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 8 auf. Der Abschnitt 8 verjüngt sich zum freien Ende 4 des Führungselementes 71 hin.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befesti gungsteils 60. Das Befestigungsteil 60 weist ein Führungselement 61 auf, welches ein freies Ende 4 aufweist, daß in Form einer Bohrspitze 56 ausge bildet ist. Die Bohrspitze 56 weist wenigstens eine Schneidkante 57 auf. Durch die Ausgestaltung des Führungselementes 61 mit einer Bohrspitze 56 kann das Befestigungsteil 60 selbstlochend wirken.

Anhand der Fig. 8 bis 11 wird eine Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Verfahrens beschrieben. Ein Führungselement 1 des Befestigungsteils 10 wird in eine Durchgangsbohrung 53 eines Blechs 50 eingebracht, bis die Anschweißfläche 2 in Kontakt mit der Oberfläche 55 des Blechs 50 kommt.

Durch Verdrehen des Befestigungsteils 10 in Pfeilrichtung um die Rota tionsachse 6 (Fig. 8) wird der eigentliche Reibschweißvorgang begonnen. Wegen der Dünnwandigkeit des Vorsprungs 9, an dessen stirnseitigem Ende die Anschweißfläche 2 liegt, verformt sich im wesentlichen nur das Material des Vorsprungs 9. Das Material des Blechs 50 wird lediglich in einer dünnen oberflächigen Schicht angeschmolzen. Durch schnelles Abbremsen der Rotationsbewegung kühlt sich das geschmolzene Material schnell ab und erstarrt zu einem ringförmigen Verbindungsbereich 7.

Die Erfindung ermöglicht die lagerichtige Ausbildung einer Reibschweißver bindung zwischen zwei metallischen Bauteilen an einer vorgegebenen Stelle. Durch Ausbildung eines ringförmigen Verbindungsbereiches zwischen den beiden Bauteilen entsteht eine zuverlässige Reibschweißverbindung.

Bezugszeichenliste

2; 12; 22; 32
3; 33 Nut 1; 11; 21; 31; 41; 61; 71 Führungselement
2; 12; 22; 32 Anschweißfläche
3; 33 Nut
4 freies Ende
5 Mantelfläche
6 Rotationsachse
7 Verbindungsbereich
8 Abschnitt
9; 29; 39 Vorsprung
10; 20; 30; 40; 60; 70 Befestigungsteil
13 Ausnehmung
23 Außengewinde
24 Befestigungsfortsatz
50 Blech
53 Durchgangsbohrung
55 Oberfläche
56 Bohrspitze
57 Schneidkante
D Durchmesser
E Ebene
M Montagerichtung
W Innenweite

Claims

1. Verfahren zur Ausbildung einer Reibschweißverbindung zwischen einem ersten (10; 20; 30; 40) und einem zweiten (50) metallischen Bauteil, insbesondere einer Reibschweißverbindung zwischen einem Metallbolzen und einem Blech, wobei ein Führungselement (1; 11; 21; 31) des ersten Bauteils (10; 20; 30; 40; 60; 70) in eine sich etwa senkrecht zu einer Oberfläche (55) des zweiten Bauteils (50) erstreckende Positionier bohrung (53) eingebracht wird, und die beiden Bauteile (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) so relativ zueinander um eine in Längsrichtung des Führungselementes (1; 11; 21; 31; 61; 71) verlaufende Rotationsachse (6) verdreht werden, daß ein im wesentlichen ringförmiger Verbindungs bereich (7) zwischen den beiden Bauteilen (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Führungselement (1; 11; 21; 31; 61; 71) so weit in die Positionierbohrung (53) eingebracht wird, bis eine Anschweißfläche (2; 12; 22; 32) des ersten Bauteils (10; 20; 30; 40; 60; 70) um die Positionierbohrung (53) herum mit der Oberfläche (55) in Kontakt kommt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Führungselement (1; 11; 21; 31; 61; 71) während des Verdrehvorganges in die Positionierboh rung (53) eingebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Führungselement (61) selbst während des Verdrehvorganges die Positionierbohrung (53) aus bildet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ein freies Ende (4) des Führungselementes (1; 11; 21; 31; 71) durch eine als Durchgangsboh rung ausgebildete Positionierbohrung (53) hindurchgesteckt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Form und/oder die Abmessungen und/oder das Material der Bauteile (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) so gewählt werden, daß sich bei der Entstehung des Verbindungsbereiches (7) das Material im wesentli chen nur eines (10; 20; 30; 40; 60; 70) der Bauteile (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) verformt.

7. Metallisches Befestigungsteil (10; 20; 30; 40; 60; 70), zur Ausbildung einer Reibschweißverbindung, insbesondere ein Reibschweißbolzen, mit einer Oberfläche (5), die wenigstens eine ungefähr in eine Montagerich tung (M) orientierte Anschweißfläche (2; 12; 22; 32) aufweist, welche entlang einer zu einer Rotationsachse (6) senkrecht stehenden Ebene (E) verlaufend die Rotationsachse (6) umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (10; 20; 30; 40; 60; 70) ein Führungselement (1; 11; 21; 31; 61; 71) aufweist, das sich in die Montagerichtung (M) entlang der Rotationsachse (6) erstreckt.

8. Befestigungsteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (1; 11; 21; 31; 61; 71) aus der Ebene (E) in die Montagerichtung (M) herausragt.

9. Befestigungsteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschweißfläche (2; 12; 22; 32) die Rotationsachse (6) ringförmig umgibt.

10. Befestigungsteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschweißfläche (2; 12; 22; 32) die Rotationsachse (6) rundherum geschlossen umgibt.

11. Befestigungsteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (10; 20; 40) am Außenrand der Anschweißfläche (2; 12; 32) ungefähr seinen größten Außenumfang aufweist.

12. Befestigungsteil nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenweite (W) der ringförmigen Anschweißfläche (2; 22; 32) größer als die Dicke (D) des Führungselementes (1; 21; 31; 61; 71) ist.

13. Befestigungsteil nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anschweißfläche (2; 12; 22; 32) etwa konzentrisch zu einer Umfangslinie des Führungselementes (1; 11; 21; 31; 61; 71) verläuft.

14. Befestigungsteil nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anschweißfläche (2; 12; 22; 32) an einem Vorsprung (9; 29; 39) des Befestigungsteils (10; 20; 30; 40; 60; 70) liegt.

15. Befestigungsteil nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß das Führungselement (1; 11; 21; 31; 61; 71) wenigstens eine zylindrische Umfangsoberfläche (8) aufweist.

16. Befestigungsteil nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, daß das Führungselement (61; 71) wenigstens einen sich in Montagerichtung (M) verjüngenden Abschnitt (8) aufweist.

17. Befestigungsteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Abschnitt (8) konisch ausgebildet ist.

18. Befestigungsteil nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekenn zeichnet, daß das Führungselement (71) ein freies Ende (4) aufweist, welches als eine Bohrspitze (56) ausgebildet ist.

19. Befestigungsteil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspitze (56) wenigstens eine Schneidkante (57) aufweist.

20. Befestigungsteil nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anschweißfläche, vorzugsweise etwa senkrecht zur Rotationsachse verlaufende, Oberflächenstrukturen aufweist.