DE4237361A1 - Verbindungs-Hilfsteil für das widerstandselektrische Verschweißen von Aluminiumblech auf Stahl und Verfahren zum Anbringen desselben - Google Patents
Verbindungs-Hilfsteil für das widerstandselektrische Verschweißen von Aluminiumblech auf Stahl und Verfahren zum Anbringen desselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verbindungs-Hilfsteil nach dem Ober
begriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der DE-AS 10
99 663 als bekannt hervorgeht.
Das daher bekannte Verbindungs-Hilfsteil dient dazu, eine sta
bile Verbindung zwischen einem schweißbaren Stahlteil und einem
lackierten Werkstück zu schaffen. Dazu werden in dem lackierten
Werkstück Durchführungsöffnungen gebohrt, in die dann das Ver
bindungs-Hilfsteil eingeführt wird. Anschließend wird das Ver
bindungs-Hilfsteil mit dem Stahlteil verschweißt. Dabei ist es
wichtig, daß die Durchführungsöffnungen mit geringen Lage- und
Durchmessertoleranzen hergestellt werden, da einerseits die
Schweißpunktlage vorgegeben ist und andererseits das Verbin
dungs-Hilfsteil in der Durchführungsöffnung stramm gehalten
werden muß. Durch die stramme Halterung des Verbindungs-Hilfs
teiles in der Durchführungsöffnung wird ein zügiges Anbringen
des Verbindungs-Hilfsteiles an dem Werkstück erschwert.
Die Übertragung derart ausgestalteter Verbindungs-Hilfsteile
auf Schweißverbindungen zwischen Aluminiumblechen und Stahltei
len ist ebenfalls bekannt. Dies geht beispielsweise aus der
DE-PS 9 40 267 hervor. Die Güte der durch das Verschweißen ent
stehenden Verbindung ist danach in erster Linie davon abhängig,
daß das Verbindungs-Hilfsteil in der Durchführungsöffnung
spielfrei gehalten wird. Gerade diese Erfordernis steht der
einfachen Anbringung der Verbindungs-Hilfsteile an dem Alumi
niumblech entgegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrundegelegte
Verbindungs-Hilfsteil dahingehend zu verbessern, daß einerseits
eine fertigungstechnisch einfache Anbringung des Verbindungs-Hilf
teiles ermöglicht wird, andererseits aber stets ein strammer
Sitz des Verbindungs-Hilfteiles in dem zu verschweißenden Alu
miniumblech gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemäßen Ver
bindungs-Hilfsteiles erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Die Ausgestaltung des Schaftendes als Schneidkante zum Stanzen
der eigenen Durchführungsöffnung ermöglicht es, daß jedes Ver
bindungs-Hilfsteil sich seinen eigenen Durchbruch selber stanzt.
Die Toleranzprobleme beim strammen Einsetzen des Verbindungs-
Hilfsteiles in die Durchführungsöffnung im Aluminiumblech ent
fallen dadurch ebenso wie ein gesondertes Fertigen eines im
Durchmesser eng tolerierten Durchbruches. Gleichzeitig wird der
Fügevorgang beim Einsetzen des Verbindungs-Hilfsteiles in das
Aluminiumblech dadurch vereinfacht, daß ein Suchen eines vor
gefertigten Durchbruches und ein Einfädeln des Schaftteiles da
hinein entfallen. Zugleich werden dabei die zwei Arbeitsschrit
te des Stanzens oder Bohrens der Durchführungsöffnung und des
Einbringens des Verbindungs-Hilfteiles zu einem einzigen Ar
beitsschritt zusammengefaßt. Dennoch ist es möglich das Verbin
dungs-Hilfsteil in einfacher Weise durch Massen-Fertigungsver
fahren beispielsweise durch Prägen aus Blechstreifen bei gerin
gen Fertigungstoleranzen herzustellen.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verbindungs-Hilfsteiles können
den Unteransprüchen 1 bis 5 entnommen werden, der nebengeordne
te Anspruch 6 betrifft ein Verfahren zur Anbringung eines Ver
bindungs-Hilfteiles an ein Aluminiumblech; im übrigen ist die
Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Aus
führungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Verbindungs-Hilfsteil in einer
teilgeschnittenen Ansicht,
Fig. 2 bis 4 drei verschiedene Phasen beim Einbringen des
Verbindungs-Hilfsteiles in ein Aluminiumblech, und zwar
unmittelbar vor dem Einbringen (Fig. 2), während der
Stanzvorganges (Fig. 3) und unmittelbar nach dem
Stanzen (Fig. 4),
Fig. 5 ein in einem Aluminiumblech eingebrachtes Verbindungs-
Hilfsteil, das an ein Blechteil anliegt.
Die Fig. 1 zeigt in teilgeschnittener Darstellung ein erfin
dungsgemäßes Verbindungs-Hilfsteil aus Stahl zum widerstands
elektrischen Verschweißen eines Aluminiumbleches 48 mit einem
Stahlteil 49. Das Verbindungs-Hilfsteil 10 ist pilz- oder hut
förmig ausgebildet. Der Schaft 20 weist stirnseitig eine
Schweißwarze 22 und an dem anderen Ende ein nach dem Schweißen
die frei liegende Außenseite 47 des Aluminiumbleches 48 über
greifendes Kopfteil 23 auf. Die Länge L des Schaftes ist so
bemessen, daß der Schaft 20 nach dem Durchführen durch das Alu
miniumblech 48 mit dem Schaftende 24 um etwa 2 bis 8% der
Blechdicke über das Aluminiumblech hinausragt. Dabei ist die
Außenkante des Schaftendes 24 als eine Schneidkante 25 zum
Stanzen der eigenen Durchführungsöffnung 46 ausgebildet ist. Am
Außenrand des Kopfteiles 23 ist unterseitig eine beim Einpres
sen des Verbindungs-Hilfsteiles 10 in das Aluminiumblech ein
dringende Ringwulst 21 angeordnet. Die Mantelfläche des Schaf
tes 20 ist in den Ausführungsbeispielen zylindrisch dargestellt.
Zur besseren Einpassung in die Durchführung ist es jedoch auch
möglich, sie mit einem leicht konischen Anzug zu versehen.
Oberseitig im Kopfteil des Verbindungs-Hilfsteiles 10 ist etwa
mittig eine napfförmige Aussparung 26 angebracht, die im Durch
messer wesentlich kleiner als die Kontaktfläche der Schweißelek
trode 40 ist. Diese oberseitig eingedrückte Aussparung gewähr
leistet ein scharfkantiges Ausprägen der unterseitigen Kontu
rierung des Schaftendes, insbesondere der Schneidkante 25. Die
Aussparung 26 ermöglicht auch ein lagedefiniertes Ansetzen des
Stanzstempels an das Verbindungs-Hilfsteil 10. Eine gute Ver
schweißung ergibt sich, wenn der Kopfteil 23 in seinem Durch
messer um etwa 50% größer als die Kontaktfläche der Schweiß
elektrode für die widerstandselektrische Punktschweißung und
oberseitig flach-eben ausgebildet ist, so daß die Schweißelek
trode oberseitig auf dem Kopfteil 23 überall aufsetzbar ist.
Aufgrund einer - abgesehen von der erwähnten Aussparung 26 -
flach-ebenen Gestaltung der Oberseite des Kopfteiles 23 des
Verbindungs-Hilfsteiles 10 kann die kontaktseitig ebenfalls
flach-eben gestaltete Schweißelektrode bei relativ groben Lage
toleranzen in bezug auf die Position des Verbindungs-Hilfstei
les 10 zum Schweißen positioniert werden.
Die Fig. 5 zeigt einen in das Aluminiumblech 48 eingebrachtes
Verbindungs-Hilfsteil 10. Es hat die Durchführungsöffnung 46 in
das Aluminiumblech 48 eingestanzt. Der Ringwulst hat sich in
das Aluminiumblech eingedrückt und beim Einpressen die Leibung
der freigestanzten Durchführungsöffnung zur Lochmitte hin ge
staucht und ein etwaiges Spiel zwischen Schaftteil und Durch
bruch beseitigt. Das Schaftende 24 ragt über das Aluminiumblech
hinaus. Das Stahlteil 49 liegt an der Schweißwarze 22 an. Zur
Aufnahme des beim Verschweißen schmelzenden Stahles kann nöti
genfalls an der Stirnseite des Schaftes, radial zwischen
Schneidkante 25 und Schweißwarze 22 eine Furche entsprechender
Tiefe angebracht werden. Dadurch daß die Schweißwarze 22 alleine
am Stahlteil 49 anliegt, und ihr Durchmesser geringer als der
des Schaftes 20 ist, entsteht die größte Erwärmung des Verbin
dungs-Hilfteiles 10 in diesem Bereich. Die Verschweißung be
ginnt daher in diesem Bereich und weitet sich dann auf die
ganze Stirnseite des Schaftes aus.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen drei aufeinanderfolgende Schritte
des Verfahrens zum Anbringen des Verbindungs-Hilfsteiles 10 an
das Aluminiumblech 48.
Die Fig. 2 zeigt die Stellung des Stanzwerkzeuges mit an der
Oberfläche 47 des Aluminiumbleches 48 anliegendem Verbindungs-
Hilfsteil 10. Das Verbindungs-Hilfsteil 10 wurde dem Stempel 44
zugeführt und wird durch den Stempel 44 lagedefiniert gehalten.
In dieser Figur ist der Stempel 44 soweit abgesenkt, daß die
Schweißwarze 22 gerade an dem Aluminiumblech 48 anliegt. Das
Aluminiumblech 48 liegt auf dem Untergesenk 45 auf. Das Unter
gesenk 45 weist - dem Schaft 20 des Verbindungs-Hilfsteiles 10
gegenüberliegend - eine mit der Form des Schaftquerschnittes
und der Position des Schaftes 20 übereinstimmende Aussparung 42
auf. Der Stempel 44 des Stanzwerkzeuges wird nun weiter abge
senkt. Zuerst drückt sich die Schweißwarze 22 anschließend der
ganze Schaft 20 in das Aluminiumblech 48 ein.
Dabei wird eine in Fig. 3 dargestellte Zwischenstellung er
reicht. Das durch den Schaft verdrängte Aluminium weicht in die
Aussparung 42 des Untergesenkes 45 aus. Die Ringwulst 21 liegt
auf der Oberfläche 47 des Aluminiumbleches 48 auf und wird beim
weiteren Absenken des Stempels in das Aluminiumblech eingepreßt.
Das von der Ringwulst 21 verdrängte Aluminium weicht in Rich
tung auf die von dem Schaft eingepreßte Durchführungsöffnung 46
aus und sorgt nach dem Stanzvorgang für einen strammen Sitz des
Verbindungs-Hilfteiles 10.
Bei vollständig abgesenktem Stempel wird die in der Fig. 4
dargestellte Endstellung erreicht. Zwischen der Aussparung 42
des Untergesenkes 45 und dem mit dem Schaftende 24 über das
Aluminiumblech 48 hinausragenden Schaft 20 wird das verdrängte
Aluminiumblech durch die Schneidkante 25 abgetrennt. Der abge
trennte Butzen 43 fällt durch die Aussparung 45 des Unterwerk
zeuges. Das Verbindungs-Hilfsteil 10 ist in die Durchführungs
öffnung 46 des Aluminiumbleches 48 eingepreßt. Der Stempel 44
wird nach oben gefahren, wobei das Verbindungs-Hilfsteil im
Aluminiumblech 48 verbleibt.
In einem späteren Arbeitsschritt, wenn das solcherart für das
Schweißen vorbereitete Aluminiumblech 48 an das Stahlteil 49
angelegt wurde, wird eine Schweißelektrode an das Verbindungs-
Hilfsteil 10 angelegt, die andere an das Stahlblech.
Claims (6)
1. Verbindungs-Hilfsteil (10) aus Stahl zum widerstandselektri
schen Verschweißen eines Aluminiumbleches (48) mit einem Stahl
teil (49), welches Verbindungs-Hilfsteil (10) pilz- oder hut
förmig ausgebildet ist, einen durch eine Durchführungsöffnung (46)
im Aluminiumblech (48) hindurchführbaren Schaft (20) auf
weist, welcher stirnseitig eine Schweißwarze (22) aufweist und
der an dem anderen Ende ein nach dem Schweißen die frei liegen
de Außenseite (47) des Aluminiumbleches (48) übergreifendes
Kopfteil (23), an das eine Schweißelektrode (40) anlegbar
ist, aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge (L) des Schaftes so bemessen ist, daß der Schaft (20)
nach dem Durchführen durch das Aluminiumblech (48) mit dem
Schaftende (24) um etwa 2 bis 8% der Blechdicke über das Alumi
niumblech hinausragt und daß die Außenkante des Schaftendes
(48) als eine Schneidkante (25) zum Stanzen der eigenen Durch
führungsöffnung (46) ausgebildet ist.
2. Verbindungs-Hilfsteil (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Außenrand des Kopfteiles (23) unterseitig eine beim Ein
pressen des Verbindungshilfsteiles (10) in das Aluminiumblech
eindringende Ringwulst (21) angeordnet ist.
3. Verbindungs-Hilfsteil (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mantelfläche des Schaftes (20) einen leicht konischen
Anzug aufweist.
4. Verbindungs-Hilfsteil (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß oberseitig im Kopfteil des Verbindungs-Hilfsteiles (10)
etwa mittig eine napfförmige Aussparung (26) angebracht ist,
wobei jedoch die Aussparung (26) im Durchmesser wesentlich
kleiner als die Kontaktfläche der Schweißelektrode (40) ist.
5. Verbindungs-Hilfsteil (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kopfteil (23) in seinem Durchmesser höchstens 50%
größer als die Kontaktfläche der Schweißelektrode (40) für die
widerstandselektrische Punktschweißung und oberseitig - abge
sehen von einer etwaigen Aussparung (26) - flach-eben ausgebil
det ist.
6. Verfahren zum Anbringen eines pilz- oder hutförmigen Verbin
dungs-Hilfsteiles (10) aus Stahl an ein Aluminiumblech (48) für
das widerstandselektrische Verschweißen des Aluminiumbleches (48)
mit einem Stahlteil (49),
- wobei das Verbindungs-Hilfsteil (10) einen in eine forment sprechende Durchführungsöffnung (46) im Aluminiumblech (48) einsetzbaren Schaft (20) und an der Stirnseite des Schaftes (20) eine über das Aluminiumblech (48) hinausragenden Schweiß warze (22) aufweist,
- und welches Verbindungs-Hilfsteil (10) ferner einen die nach dem Zusammenschweißen frei liegende Außenseite (47) des Alumi niumbleches (48) übergreifenden Kopfteil (23) aufweist,
- wobei das Verbindungs-Hilfsteil (10) vor dem maßrichtigen Zusammenlegen der zu verschweißenden Teile in eine zuvor im Aluminiumblech (48) angebrachte formentsprechende Durchfüh rungsöffnung (46) stramm eingesetzt wird, wobei der Kopfteil (23) an der frei liegenden Außenseite (47) des Aluminiumbleches (48) anliegt und die Schweißwarze (22) an dessen Anlageseite übersteht,
dadurch gekennzeichnet, daß das am stirnseitigen Außenrand des Schaftes (20) scharfkan tig (Schneidkante (25)) ausgebildete Verbindungs-Hilfsteil (10) mit seinem Schaft (20) gegen ein Untergesenk (45), welches an der Anlageseite des Aluminiumbleches (48) anliegt und eine mit der Form des Schaftquerschnittes und der Position des Schaftes (20) übereinstimmende Aussparung (42) aufweist, von der Außen seite her in das zunächst noch geschlossene Aluminiumblech (48) eingepreßt wird, wobei - unter Verwendung des Schaftes (20) als Stanzstößel - die den Schaft (20) des Verbindungs-Hilfsteiles (10) aufnehmende Durchführungsöffnung (46) aus dem Aluminium blech (48) ausgestanzt und der Schaft (20) in diese Durchfüh rungsöffnung (46) stramm eingepreßt wird.
- wobei das Verbindungs-Hilfsteil (10) einen in eine forment sprechende Durchführungsöffnung (46) im Aluminiumblech (48) einsetzbaren Schaft (20) und an der Stirnseite des Schaftes (20) eine über das Aluminiumblech (48) hinausragenden Schweiß warze (22) aufweist,
- und welches Verbindungs-Hilfsteil (10) ferner einen die nach dem Zusammenschweißen frei liegende Außenseite (47) des Alumi niumbleches (48) übergreifenden Kopfteil (23) aufweist,
- wobei das Verbindungs-Hilfsteil (10) vor dem maßrichtigen Zusammenlegen der zu verschweißenden Teile in eine zuvor im Aluminiumblech (48) angebrachte formentsprechende Durchfüh rungsöffnung (46) stramm eingesetzt wird, wobei der Kopfteil (23) an der frei liegenden Außenseite (47) des Aluminiumbleches (48) anliegt und die Schweißwarze (22) an dessen Anlageseite übersteht,
dadurch gekennzeichnet, daß das am stirnseitigen Außenrand des Schaftes (20) scharfkan tig (Schneidkante (25)) ausgebildete Verbindungs-Hilfsteil (10) mit seinem Schaft (20) gegen ein Untergesenk (45), welches an der Anlageseite des Aluminiumbleches (48) anliegt und eine mit der Form des Schaftquerschnittes und der Position des Schaftes (20) übereinstimmende Aussparung (42) aufweist, von der Außen seite her in das zunächst noch geschlossene Aluminiumblech (48) eingepreßt wird, wobei - unter Verwendung des Schaftes (20) als Stanzstößel - die den Schaft (20) des Verbindungs-Hilfsteiles (10) aufnehmende Durchführungsöffnung (46) aus dem Aluminium blech (48) ausgestanzt und der Schaft (20) in diese Durchfüh rungsöffnung (46) stramm eingepreßt wird.
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