DE202009000794U1

DE202009000794U1 - Friction welded metal part

Info

Publication number: DE202009000794U1
Application number: DE200920000794
Authority: DE
Original assignee: Gesenkschmiede Schneider GmbH
Current assignee: Gesenkschmiede Schneider GmbH
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2019-01-21

Abstract

Reibgeschweißtes Metallteil, gekennzeichnet durch:
ein Aufnahmeteil (1) mit einer runden Öffnung (5);
ein bolzenartiges Niet-Teil (2) mit einem Endabschnitt (6), dessen Durchmesser der lichten Weite der runden Öffnung (5) entspricht und in dieser zentrisch aufgenommen ist,
wobei das Aufnahmeteil (1) und das bolzenartige Niet-Teil (2) durch Reibschweißen unter Ausbildung eines Schweißwulstes (4) im Bereich des Aufeinandertreffens der beiden Teile (1, 2) miteinander verbunden sind und der Endabschnitt des bolzenartigen Niet-Teils (2) in der runden Öffnung (5) an seinem freien Ende (7) in der runden Öffnung (5) vernietet ist.Friction-welded metal part, characterized by:
a receiving part (1) with a round opening (5);
a bolt-like rivet part (2) having an end portion (6) whose diameter corresponds to the clear width of the round opening (5) and is received in this center,
wherein the receiving part (1) and the bolt-like rivet part (2) by friction welding to form a Schweißwulstes (4) in the region of the meeting of the two parts (1, 2) are interconnected and the end portion of the bolt-like rivet part (2) in the circular opening (5) at its free end (7) in the circular opening (5) is riveted.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein reibgeschweißtes Metallteil.The The invention relates to a friction welded metal part.

Nachfolgend wird die Erfindung generell erläutert, sie eignet sich aber insbesondere für gebaute Kolben für Verbrennungsmotoren oder Lagerböcke für Federauflagen und ähnliches.following the invention is generally explained, it is suitable but especially for built pistons for internal combustion engines or bearing blocks for spring supports and the like.

Es ist bekannt, zwei Metallteile durch Reibschweißen miteinander zu verbinden. Insbesondere ist es bekannt, wie beispielsweise in der WO 2006/034862 A1 beschrieben, bei einem Kühlkanalkolben einen Kolbenboden mit einem Kolbenschaft durch Schweissen zu verbinden.It is known to join two metal parts together by friction welding. In particular, it is known, as in the WO 2006/034862 A1 described at a cooling channel piston to connect a piston crown with a piston stem by welding.

Bei bestimmten Anwendungen ist es jedoch von Nachteil, wenn die durch Schweissen oder Reibschweissen ausgebildete Schweißwulst unerwünscht groß auftritt. Es ist auch nachteilig, das die Schweissverbindung üblicherweise nachgearbeitet werden muß, um überstehendes Material zu entfernen.at However, certain applications, it is disadvantageous when the through Welding or friction welding trained Schweißwulst undesirably large occurs. It is also disadvantageous that usually reworked the weld joint must be to remove supernatant material.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache und sichere Verbindung von zwei Metallteilen zu schaffen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein reibgeschweißtes Metallteil nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.It Object of the invention, a simple and secure connection to create two metal parts. According to the invention the task by a reibgeschweißtes metal part after Claim 1 solved. Advantageous developments result from the dependent claims.

Erfindungsgemäß können nun sehr dünne, instabile Bolzen geschweißt werden, ohne daß diese eine Formänderung erfahren, denn sie sind durch die Öffnung im aufnehmenden Teil abgestützt. Durch das Nieten wird die Schweißwulst auf der freien Oberfläche des Aufnahmeteils vermieden.According to the invention now very thin, unstable bolts are welded, without these undergo a change of shape, because they are supported by the opening in the female part. By riveting the weld bead on the free surface the receiving part avoided.

Das verbundene Metallteil ist herstellbar durch: Reibschweißen des bolzenartigen Teils auf/in der Bohrung des gelochten Aufnahmeteils, wobei die Längsachse des bolzenartigen Teils mit der Zentralachse der runden Öffnung fluchtet, unter Durchdringen eines Vorderabschnitts des Bolzens durch die runde Öffnung unter Herstellung eines Schweißwulstes an dem Ort, an dem das bolzenartige Teil auf dem Aufnahmeteil mit einer runden Öffnung aufliegt; und Nieten der reibgeschweißten Metallanordnung durch Stauchen des nach dem Reibschweißen aus der runden Öffnung hervortretenden Bolzenabschnitts rechtwinkelig zur Längsachse des bolzenartigen Niet-Teils unter Herstellung eines versenkten Nietkopfes. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The Connected metal part can be produced by: friction welding the bolt-like part on / in the bore of the perforated receiving part, the longitudinal axis of the bolt-like part with the central axis the round opening is aligned, penetrating a front section of the bolt through the round opening, producing a Welding bead at the place where the bolt-like part rests on the receiving part with a round opening; and Riveting the friction welded metal assembly by upsetting of the after friction welding from the round opening protruding bolt portion perpendicular to the longitudinal axis the bolt-like rivet part to produce a recessed rivet head. Advantageous developments emerge from the dependent Claims.

Dadurch, das die beiden zu verbindenden Metallteile durch Reibschweißen und mechanisch durch Nieten miteinander verbunden werden, kann die Ausbildung eines Schweißwulstes auf der Unterseite der Reibschweißverbindung vermieden werden, wodurch aufwendiges Nacharbeiten entfällt und eine Verbindung erhöhter Haltbarkeit erzielt wird.Thereby, the two metal parts to be joined by friction welding and mechanically connected by rivets, the Formation of a weld bead on the bottom of the Reibschweißverbindung be avoided, thereby consuming Reworking is eliminated and a connection increased Durability is achieved.

Zum erfolgreichen Verbinden kann bspw. ein Schmiedehub die Nietverbindung zwischen den beiden zu verbindenden Metallteilen schließen. Je nach Material kann das Nieten auch bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden.To the For example, a forging can successfully join the riveted joint between the two metal parts to be joined. Depending on the material, riveting can also occur at elevated temperatures be performed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste zu verbindende Metallteil ein Kolbenboden und das zweite zu verbindende Metallteil ein Kolbenring. Es kann so aber auch ein Lagerbock für Federauflagen produziert werden.at a preferred embodiment of the invention is that first metal part to be connected to a piston bottom and the second to connecting metal part a piston ring. It can also be one Bearing block for spring pads are produced.

Um bei bestimmten Anforderungen die Qualität eines gebauten Metallbauteils, insbesondere eines Kolbens zu verbessern und gleichzeitig ein sehr wirtschaftliches Metallbauteil herzustellen, kann es von Vorteil sein, wenn der Werkstoff des ersten und des zweiten Metallteils in der Legierung verschieden ist. Es kann beispielsweise das erste Metallteil eine feste bzw. auch eine hoch feste Legierung wie Hochtemperaturstahl (Definition für hochfeste Legierung: s. „Stahlschlüssel" 2007, Verlag Stahlschlüssel Wegst 2007 ) und für das zweite Metallteil ein minderwertiger/weicherer oder preiswerter Werkstoff eingesetzt werden. Es versteht sich, daß sich die Werkstofflegierungen sowohl auf Stahl oder Aluminiumlegierungen beziehen oder eine Kombination aus Stahl und Aluminiumlegierung.In order to improve the quality of a built metal component, in particular a piston and at the same time produce a very economical metal component for certain requirements, it may be advantageous if the material of the first and the second metal part in the alloy is different. For example, the first metal part may be a solid or high-strength alloy, such as high-temperature steel (definition for high-strength alloy: see FIG. "Stahlschlüssel" 2007, Verlag Stahlschlüssel Wegst 2007 ) and for the second metal part, a lower quality / softer or cheaper material can be used. It is understood that the material alloys refer to both steel or aluminum alloys or a combination of steel and aluminum alloy.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht an der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.It it is understood that the above and below not yet to be explained features on the respectively indicated Combination, but also usable in other combinations.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand eines reibgeschweißten Metallteils unter Bezugnahme auf die dazugehörige Zeichnung näher erläutert, auf die sie keineswegs eingeschränkt ist. Es zeigen:The The invention will be described below by way of example with reference to a friction-welded Metal part with reference to the accompanying drawing explained in more detail, to which they are by no means limited is. Show it:

1 die beiden zu verbindenden Teile vor dem Verbindungsvorgang; und 1 the two parts to be connected before the connection process; and

2 ein reibgeschweißtes Metallteil 2 a friction welded metal part

Die 1 zeigt die beiden Ausgangsteile – das Aufnahmeteil 1 mit der Bohrung 5 und das bolzenartige Niet-Teil 2, das einen etwas größeren Außendurchmesser als die lichte Weite der Bohrung 5 besitzt. Das bolzenartige Niet-Teil 2 wird nun auf der Bohrung 5 des gelochten Aufnahmeteils 1 ausgerichtet, wobei die Längsachse des bolzenartigen Niet-Teils 2 mit der Zentralachse der runden Öffnung 5 fluchtet, und unter Durchdringen eines Vorderabschnitts des Bolzens 2 durch die runde Öffnung 5 unter Herstellung eines Schweißwulstes 4 an dem Ort, an dem das bolzenartige Niet-Teil 2 auf dem Aufnahmeteil mit einer runden Öffnung 5 aufliegt, reibgeschweißt. Eine Reibschweißbereich 8 bildet sich in der Bohrung 5 und ein Reibschweißwulst 4 entsteht auf der Aufnahmeteiloberfläche beim Eintritt des bolzenartigen Niet-Teils 2. Das Reibschweißen wird nun so lange durchgeführt, bis das Ende des bolzenartigen Niet-Teils 2 die Bohrung 5 durchsetzt hat und aus dieser hervortritt. Nun wird Nieten der reibgeschweißten Metallanordnung durch Stauchen des nach dem Reibschweißen aus der runden Öffnung hervortretenden Bolzenabschnitts rechtwinkelig zur Längsachse des bolzenartigen Niet-Teils 2 unter Herstellung eines versenkten Nietkopfes durchgeführt.The 1 shows the two starting parts - the receiving part 1 with the hole 5 and the bolt-like rivet part 2 that has a slightly larger outside diameter than the inside diameter of the hole 5 has. The bolt-like rivet part 2 will now be on the hole 5 of the perforated receiving part 1 aligned, with the longitudinal axis of the bolt-like rivet part 2 with the central axis of the round opening 5 Aligns, and by penetrating a front portion of the bolt 2 through the round opening 5 U.N ter production of a welding bead 4 at the place where the bolt-like rivet part 2 on the receiving part with a round opening 5 rests, friction welded. A friction welding area 8th forms in the hole 5 and a Reibschweißwulst 4 arises on the receiving surface when entering the bolt-like rivet part 2 , The friction welding is now carried out until the end of the bolt-like rivet part 2 the hole 5 has penetrated and emerges from this. Now, riveting of the friction welded metal assembly by upsetting the protruding after friction welding from the round hole bolt portion is perpendicular to the longitudinal axis of the bolt-like rivet part 2 carried out under production of a recessed rivet head.

Auf diese Art und Weise wird eine mechanisch durch Formsitz gesicherte Reibschweißverbindung zwischen zwei Teilen hergestellt.On This way is a mechanically secured by form fit Friction welding connection made between two parts.

Ein typisches bolzenartiges Niet-Teil 2 ist aus einer Eisenlegierung und weist einen Durchmesser von 4–60 mm auf, bevorzugt von 6–40 mm. Ein geeignetes Aufnahmeteil 1 aus einer Eisenlegierung hat eine Dicke von 4–60 mm, bevorzugt zwischen 5–40 mm.A typical bolt-like rivet part 2 is made of an iron alloy and has a diameter of 4-60 mm, preferably 6-40 mm. A suitable receiving part 1 made of an iron alloy has a thickness of 4-60 mm, preferably between 5-40 mm.

Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben wurden, sind für den Fachmann, an den sich diesen Erfindung wendet, verschiedenste alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Durchführung der Erfindung ersichtlich, wie von den beigefügten Ansprüchen definiert.While preferred embodiments of the invention in detail are described for the expert to whom This invention uses a variety of alternative designs and embodiments for carrying out the invention, as defined by the appended claims.

11: Aufnahmeteilreceiving part
22: bolzenartiges Niet-Teilbolt-like Rivet part
33: NietunterlageNietunterlage
44: Schweißwulst auf Aufnahmeteiloberflächeweld bead on receiving part surface
55: runde Öffnung im Aufnahmeteilround opening in the recording section
66: Endabschnitt von 2 End section of 2
77: gestauchtes Ende des bolzenartigen Niet-Teilsshrink End of the bolt-like rivet part
88th: Schweißbereichwelding area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2006/034862 A1 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- "steel key" in 2007, publishing steel Wegst 2007 [0011]

Claims

Friction-welded metal part, characterized by: a receiving part ( 1 ) with a round opening ( 5 ); a bolt-like rivet part ( 2 ) with an end portion ( 6 ), the diameter of the clear width of the round opening ( 5 ) and is received in this centric, wherein the receiving part ( 1 ) and the bolt-like rivet part ( 2 ) by friction welding to form a Schweißwulstes ( 4 ) in the area of the meeting of the two parts ( 1 . 2 ) and the end portion of the bolt-like rivet part ( 2 ) in the round opening ( 5 ) at its free end ( 7 ) in the round opening ( 5 ) is riveted.

Metal part according to claim 1, characterized that the bolt-like rivet part of an iron alloy is and has a diameter of 4-60 mm, preferably from 6-40 mm.

Metal part according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving part ( 1 ) of an iron alloy has a thickness of 4-60 mm, preferably between 5-40 mm.