WO2015082177A1 - Bolzenelement und schweissverfahren zum verbinden dieses bolzenelementes mit einem werkstück - Google Patents

Bolzenelement und schweissverfahren zum verbinden dieses bolzenelementes mit einem werkstück Download PDF

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WO2015082177A1
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bolt element
projection
workpiece
bolt
welding
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PCT/EP2014/074352
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Hermann Krippl
Tuba BASKAYA
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B23K2101/006—Vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a bolt element, in particular a
  • Welding bolt element which is suitable to be connected to a workpiece using a welding process. Furthermore, the invention relates to a welding method, in particular an arc-bolt welding method, for connecting a corresponding bolt element to a workpiece.
  • the fundamentally known arc stud welding method belongs to the arc pressure welding method and is used for permanent connection of a bolt-shaped element, such as a threaded bolt, a pin, a bush, a hoe or an eyelet with a corresponding larger component, such as a body panel, a housing or a workpiece or similar.
  • a bolt-shaped element such as a threaded bolt, a pin, a bush, a hoe or an eyelet
  • a corresponding larger component such as a body panel, a housing or a workpiece or similar.
  • Arc stud welding methods can be distinguished, inter alia, in stud firing methods or peak spark plug welding methods, and in the stud firing method, the arc is generated by raising the stud from the component under current flow.
  • the arc is fired at a tip of the bolt in the tip ignition bolt welding method, this firing tip explodes explosively and evaporates to a small extent.
  • the induction voltage which accordingly arises from the opening of the circuit, thus ignites the arc, which then detects the entire pin face.
  • strong ignition of the arc and its uneven propagation over the surface of the bolt and in particular its end face, which is later connected to the workpiece surface strong
  • At least partially repair arc stud welding process it is the object of the present invention to provide a bolt element and a welding method, by means of which in a simple and cost-effective manner an advantageously permanent connection of a bolt element with a workpiece is made possible, in which only a small voids formation, as well as a small one
  • Spatter formation occurs, wherein the strength of the welded joint compared to known stud elements and welding method is primarily consistent and can be particularly preferably even increased.
  • the bolt element which is in particular a welding bolt element, is suitable to be connected to a workpiece using a welding process.
  • the bolt element has a bolt element head with a welding surface and an arrangement surface facing away from the welding surface, and a Bolt member body extending away from the placement surface of the Boizenelementkopfes on.
  • the bolt element according to the invention is characterized in that the welding surface of the boiler element head has at least one inner projection and at least one outer projection extending away from the welding surface, wherein the outer projection is circumferentially arranged around the inner projection. It is therefore conceivable for the bolt element head to extend from a central axis of the bolt element which extends along a length or longitudinal extent of the bolt element
  • Bolt member extends, extending away radius, which corresponds to the radius of the bolt member body, so that consequently has the bolt element head corresponding to the bolt element body or advantageously identically large circumference.
  • the bolt element head may, for example, be disc-shaped, cylindrical, cube-shaped, tetrahedral or hexagonal or have a comparable shape.
  • the bolt element body which extends away from the bolt element head for example, likewise has a disc-shaped, cylindrical, cube-shaped, tetrahedral or hexahedral shape or a corresponding or comparable shape.
  • the bolt element head and the bolt element body of a bolt element have a comparable shape and, for example, both are cylindrical. This would be the case in particular if the
  • Bolt element body and the bolt element head have an identical circumferential size, so that the bolt element head and the bolt element body advantageously represent a monolithic element or component or are.
  • the bolt element head and the bolt element body advantageously represent a monolithic element or component or are.
  • Bolt element head has a shape deviating from the bolt element body and is designed, for example, disk-shaped, while the bolt element body has a cylindrical shape. Furthermore, it is conceivable that the bolt element body has a thread and in particular an external thread, such as a coarse thread, pointed thread or trapezoidal thread, wherein it is also possible that the
  • Bolt element body is designed in the form of a hollow cylinder and may have a corresponding internal thread.
  • the bolt element body has recesses, depressions or engagement regions.
  • the bolt element body is advantageously the region of the bolt element on which a further workpiece or component is applied in order to be connected to the first workpiece on which the bolt element is fastened or welded.
  • a bolt element can be used, for example, a Grobflanschbolzen, M6, M8, M10 Grobgewindestahlbolzen or even an existing aluminum bolt.
  • the inner projection is arranged concentrically with the outer projection.
  • the outer projection which advantageously at least partially surrounds or at least partially surrounds the inner projection, has a center which corresponds to the center of the inner projection.
  • the outer protrusion is advantageously arranged evenly spaced from the inner protrusion in the circumferential direction of the inner protrusion.
  • the outer protrusion circulates around the inner protrusion and thus forms a kind of bead which surrounds the inner protrusion like a wall.
  • each outer protrusion has a different size from the other outer protrusion, and in particular a different diameter, such that the outer protrusions are spaced apart from one another and spaced from the inner protrusion, in particular extending away from the welding surface of the bolt element head.
  • the inner projection is arranged concentrically to the welding surface of the bolt element head.
  • the inner projection and the welding surface of the bolt element head advantageously have a same center, wherein also preferably the outer projection and the inner projection and consequently the outer projection and the welding surface have an identical center.
  • the bolt element has a longitudinal axis which extends through the center of the bolt element body, the center of the
  • a concentric arrangement of the outer projection in particular to the inner projection a substantially uniform propagation of the arc, starting from the inner projection to the outer projection, possible. Consequently, it can be advantageously realized by the concentric arrangement of the inner projection to the outer projection and the bolt element head as well as to the bolt element body, a uniform connection of the melted or bolted bolt material with the advantageous molten material of the workpiece along the entire welding surface of the bolt element.
  • a uniform over the welding surface of the bolt element head considered bende and uniform adhesion of the bolt element on the workpiece and a reduced voids formation within the weld or the weld melt realized.
  • the inner projection has a greater length extending away from the welding surface of the bolt element head than the outer projection.
  • at least the inner projection and particularly advantageously also the outer projection extend substantially at least in sections orthogonally away from the welding surface of the bolt element head.
  • stabilization, and in particular centering of an arc in the region of the inner projection and thus uniform propagation of the arc along the welding surface of the bolt element head and thus inter alia a reduction of welding spatter during the welding process can be made possible by a longer inner projection.
  • the outer projection is arranged at a distance from an edge region of the bolt element head on the welding surface. This means that the outer projection is not adjacent to the edge region of the bolt element head, so that in a welding process and in particular in a melting of the material layer of the outer projection, this outwardly away, that is along the welding surface of the bolt element head, to the edge region of the
  • Bolt element and the workpiece are therefore arranged in the region of the welding surface of the bolt element head.
  • the assembly of a further workpiece or component on the bolt applied to a workpiece is advantageously not adversely affected or impaired.
  • the inner projection is conical or frustoconical or pyramidal or truncated pyramid shaped or designed in a comparable shape. Accordingly, in particular, the inner projection has a green surface disposed on the welding surface of the bolt element head, so that the inner projection thus tapers away from the welding surface. Furthermore, it is conceivable that the inner projection has a pointed, rounded or flat or blunt and in particular frustoconical distal end. The distal end of the inner projection is consequently the end of the inner projection opposite the base. Particularly advantageous is a relatively pointed distal end of the inner projection is considered to center the arc in detail in this area and to be able to stabilize.
  • the outer projection has a trapezoidal, dreieckför- shaped, square or semicircular cross-section or a cross section with a comparable shape.
  • the outer projection may have a pointed, oval or blunt or flattened distal end. The distal end of the outer projection is therefore the end of the outer projection opposite the base side of the cross-section.
  • the outer projection if it has a trapezoidal cross-section, may have an isosceles or symmetrical trapezoidal shape or even a rectangular trapezoidal shape.
  • the outer protrusion is arranged on the welding surface such that, in particular with regard to a cross section of the outer protrusion, the base side of the outer protrusion is arranged on the welding surface, so that the outer protrusion extends in a tapering manner away from the welding surface of the bolt element head.
  • the inner projection and / or the outer projection is / are arranged on a projection which is arranged on the welding surface of the bolt element head.
  • Such a survey may serve to ensure that in a welding operation, in which in particular the inner projection and / or the outer projection are melted, nevertheless a defined distance between the bolt element head and in particular the welding surface of the bolt element head and the surface of the workpiece and in particular a connecting surface of the Workpiece remains.
  • This is the purpose of the aforementioned survey, which undergoes no or at least only a very small material melting or material melting especially in the arc stud welding. Consequently, the aforementioned elevation advantageously serves as a spacing element between the bolt element head and the workpiece.
  • a welding method for connecting a bolt element according to one of the preceding claims 1 to 8 and consequently according to the aforementioned type with a workpiece is claimed.
  • the welding method according to the invention comprises the following steps:
  • the arc is generated in a release of the inner projection of the bolt element head of the bolt element of the connecting surface of the workpiece. Accordingly, the aforesaid welding method is advantageously used in the form of a stud ignition welding method, although it is also conceivable to use it in the form of a tip ignition stud welding method.
  • a first step of the method according to the invention becomes
  • Bolt element and in particular the bolt element head is introduced in the region of the workpiece such that at least the inner projection is arranged on a connecting surface of the workpiece, wherein advantageously the inner projection at least partially contacts this connecting surface of the workpiece.
  • Bolt element is subsequently applied with an electric current to form a closed circuit with the workpiece.
  • the bolt element and in particular the workpiece is connected to a power source, so that the bolt element advantageously forms a cathode and the workpiece advantageously forms an anode, between which free charge carriers move.
  • charge carriers are, for example, electrons emerging from the metal surface and atoms positively charged by ionization.
  • the electric arc serves as a tool and energy source.
  • free charge carriers must be present between the electrodes.
  • Bolt element head of the bolt element advantageously briefly lifted from the workpiece and in particular its connection surface.
  • This creates an arc which represents a self-sustaining gas charge between the bolt member and the workpiece, wherein during the gas discharge, an electric current flows through the gas and this ionized ion.
  • the gas discharge itself can cause visible light.
  • the ignition of the arc takes place advantageously during a Vorstromphase, which may be, for example, 35 milliseconds or less.
  • the arc is stabilized, in particular in the region of the inner projection, that is, the arc is fixed in this region of the inner projection and thus advantageously centric in the region of the weld surface of the bolt element head.
  • the electric current flow is increased to a value of, for example, 1000A, thereby initiating the main current phase, in which, in particular, the inner projection is at least partially fused or melted by means of the arc, while the arc itself subsequently follows in the direction of the outer projection.
  • Jump advantageously evenly from the inner projection, spreads.
  • the arc is fixed to the outer projection, the material of which is melted or melted off.
  • the bolt element is acted upon by a defined pressure force, by which the bolt element is moved in the direction of the workpiece. Due to the compressive force, the bolt element and in particular the welding surface of the
  • the arc advantageously extends uniformly in the circumferential direction around the inner projection towards the outside in the direction of the outer projection spreads, so that the material of the outer projection can advantageously be melted or melted evenly within a defined period of time. Accordingly, during a pressing operation of the bolt on the corresponding connection surface of the workpiece advantageously take place between the molten materials of the workpiece and also the bolt taking place evenly over the welding surface of the bolt member connection.
  • a stabilization and centering as well as a uniform propagation of the arc along the welding surface of the bolt element also leads advantageously to a small bead formation and to a low voids formation in the weld and thus to a high or increased stability of the welded joint between the bolt element and the workpiece , In the described welding method, all the advantages that have already been described for the bolt element according to the first aspect of the invention.
  • a bolt element according to the invention which is suitable for being connected to a workpiece using a welding method, as well as a bolt element known from the prior art are explained in more detail below with reference to drawings. Each show schematically:
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an embodiment of a bolt element according to the invention, arranged on a connecting surface of a workpiece,
  • FIG. 2 shows a plan view of a welding surface of an embodiment of a bolt element according to the invention
  • FIG. 3 shows a plan view of a welding surface of a further embodiment of a bolt element according to the invention
  • Figure 4 is a longitudinal sectional view of an embodiment of one of the prior
  • FIG. 5 is a plan view of a welding surface of that shown in FIG.
  • Figure 6 is a sectional view of a first embodiment of a
  • Figure 7 is a sectional view of a second embodiment of a
  • FIG. 9 shows a side view of a longitudinal section of a bolt element head, welded to a workpiece, of a bolt element known from the prior art
  • FIG. 10 shows a side view of a longitudinal section of an embodiment of a bolt element head of a bolt element according to the invention welded to a workpiece
  • FIG. 10 shows a side view of a longitudinal section of an embodiment of a bolt element head of a bolt element according to the invention welded to a workpiece
  • FIG. 11 shows a side view of a further longitudinal section of the bolt element shown in FIG. 9 welded to a workpiece for illustrating the formation of voids
  • FIG. 12 shows a side view of a further longitudinal section of the bolt element shown in FIG. 10 with a workpiece for illustrating the formation of voids.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an embodiment of a bolt element 1 or welding bolt element 1 according to the invention, arranged on a connecting surface 10a of a workpiece 10.
  • the bolt element 1 has a bolt element body 2 and a bolt element head 3.
  • the bolt element 1 shown in FIG. 1 is advantageously a substantially cylindrical connecting element whose bolt element body 2 has a thread 2a.
  • the cylindrical bolt element head 3, which is advantageously designed in the form of a disk, has an inner projection 4 and an outer projection 5 surrounding the inner projection 4.
  • Bolt member 1 is shown as a section, so that the shape of the inner projection 4 as well as the outer projection 5 surrounding the inner projection 4 can be illustrated by the view of the cross section of the inner projection 4 and the outer projection 5, respectively.
  • the bolt element 1 has a central axis Z which extends along the length of the bolt element 1. As can be seen in FIG. 1, the
  • Bolt element body 2 and the bolt element head 3 are arranged concentrically to one another and consequently have a center point lying on the central axis Z. Furthermore, the inner projection 4 is also arranged concentrically with the bolt element head 3 and consequently with the bolt element body 2. Advantageously, the inner projection 4 is also arranged concentrically to the outer projection 5, so that viewed in the circumferential direction around the inner projection 4, the outer projection 5 equally spaced from the inner projection 4 on the welding surface 3a of the bolt element head 3 is arranged. This is also shown in particular in FIG. 2, which will be described below.
  • the bolt element 1 is arranged in the region of a connecting surface 10 a of the workpiece 0.
  • the inner projection 4 and in particular a distal end 4a of the inner projection 4 contacts the connecting surface 10a of the workpiece 10 at least in sections.
  • Bolt member body 2 extends from the placement surface 3b of FIG.
  • Bolt member 1 integrally formed or monolithic, so that in particular the bolt member body 2 and also the bolt element head 3 are made with the corresponding projections jumps 4 and 5 from a workpiece to form the bolt member 1.
  • the bolt element 1 and the workpiece 0 are each connected via power lines 21 to a power source 20 to be acted upon by electric current.
  • the inner projection 4 with the connecting surface 10a of the workpiece 10 then creates a closed circuit through which an arc can be formed et.
  • the workpiece 10 is a cast workpiece, while the bolt element 1 consists for example of an aluminum material.
  • FIG. 2 shows a plan view of a welding surface 3a of an embodiment of a bolt element head 3 of a bolt element 1 according to the invention.
  • Welding surface 3a and in particular the bolt element head 3 in this case has a circular and in particular a disk-shaped shape, in the center of which the inner projection 4 is arranged centrally.
  • the inner projection 4 is arranged centrally.
  • Bolt element head 3 is formed oval or angular.
  • the outer projection 5 surrounds the inner projection 4, wherein the outer projection 5 also advantageously forms a circular elevation or an elevation running on a circular path. As viewed in the circumferential direction around the inner projection 4, the outer projection 5 is therefore equally spaced from the inner projection 4.
  • the outer projection 5 is arranged at a distance from an edge region 3c of the welding surface 3a and in particular of the bolt element head 3 at a distance from the welding surface 3a.
  • the inner projection 4 is not arranged centrally on the welding surface 3 a of the bolt element head 3. Consequently, it would also be possible for the outer projection 5, which advantageously completely surrounds or at least partially surrounds the inner projection 4, likewise not to be centric to the center of the welding surface 3a of FIG.
  • Bolt element head 3 is arranged.
  • the particular shown in FIGS. 1 and 2 Embodiments of the arrangement of the inner projection 4 and the outer projection 5 are merely exemplary understood and do not justify completeness.
  • FIG. 3 shows a plan view of a welding surface 3a of a bolt element head 3 of a further embodiment of the bolt element 1 according to the invention, which in particular has two outer projections 5 which have been identified by reference numerals 5a and 5b for better understanding.
  • Both outer projections 5a and 5b completely surround the inner projection 4 according to the embodiment of FIG. 3, wherein the inner projection 4 and the two outer projections 5a, 5b are arranged concentrically with each other.
  • the two outer projections 5a and 5b are advantageously arranged circularly around the inner projection 4, wherein the first outer projection 5a viewed from the center or from the centric center line Z from a smaller radius or diameter than the second outer projection 5b, which not only the inner projection 4, but also the first outer projection 5a surrounds.
  • Bolt element 30 and in FIG. 5 is a plan view of a welding surface 40a of the bolt member 30 shown in FIG. 4, wherein the bolt member 30 has a bolt element head 40 with a single projection 41 arranged thereon, which extends away from a welding surface 40a.
  • the welding surface 40a faces an assembly surface 40b from which a bolt member body 42 may extend.
  • FIGS. 6 to 8 in each case, embodiments of a bolt element head 3 of a bolt element 1 according to the invention are shown in longitudinal section.
  • Fig. 4 shows an embodiment of a bolt element head 3 of an inventive
  • Bolt element 1 which has an inner origin 4 as well as an outer projection 5 which surrounds the inner projection 4.
  • the extending away from the welding surface 3a length L2 of the inner projection 4 is greater than the longer of the welding surface 3a extending L longer L1 of the outer projection 5.
  • the inner projection 4 has a length L2 of, for example, advantageous 1, 5-2 mm, while the outer projection 5, for example, advantageously a length L1 of 1 -1, 9 mm may have. It should be noted here that the inner projection 4 always has a greater length than the outer projection 5.
  • the outer projection 5 has a trapezoidal and in particular symmetrical trapezoidal shape, while the inner projection 4 is essentially one has a triangular shape with a substantially pointed distal end 4a.
  • the distal end 4a is rounded or flattened.
  • the outer projection 5 may have a triangular shape with a pointed or istru-ended distal end 5a.
  • the embodiment of the bolt element head 3 of FIG. 7 has an outer projection 5 which does not have the same trapezoidal shape but rather a right-angled trapezoidal shape, with the regions or walls of the outer projection 5 projecting in the direction extend the inner projection 4 extend obliquely at a defined angle.
  • the inner projection 4 may taper at an angle ⁇ of, for example, 7 ° or more or less away from the welding surface 3a.
  • the inner projection 4 also has a flattened distal end 4a.
  • FIG. 9 is a side view of a longitudinal section of a bolt element head 40, welded to a workpiece 10, of a prior art
  • the only one projection 41 having bolt member 30 is so connected to the connecting surface 10a of the workpiece 10 that significant spatter 60 occur, in particular in the illustrated right portion of Figure 9.
  • the arc has unfavorably spread unevenly along the projection 41, so that it has led to an uneven melting of the material of the projection 41 during the pressing process between the pin member 30 and the workpiece 10.
  • FIG. 10 a reduced spatter formation 60, which is also distributed substantially uniformly along the region of the welding surface 3a, is shown when using a bolt element 1 according to the invention.
  • the arc substantially in the region of the inner projection 4, which is arranged concentrically to the outer projection 5 and the Bolzenelementkopf 3, are ignited and consequently lent evenly along the welding surface 3a of the bolt element head 3 in the direction of the outer projection 5 to advantageously a uniform material melting of the outer projection 5 during the pressing process, wherein the
  • Bolt element 1 is connected to the workpiece 10, to ensure.
  • a bolt element 30 known from the prior art is shown in FIG. 11 and in particular in the side view of a longitudinal section of FIG. 11, which was welded to a workpiece 10.
  • a material layer 50 with a multiplicity of voids 51 enclosed therein has formed between the workpiece 10 and the bolt element 30 and in particular the projection 41 of the bolt element 30 or of the bolt element head 40, which forms a bead, in particular in the edge region of the bolt element head 40 and in particular on the projection 41 thereof.
  • the voids 51 or cavities lead to an opening of the material layer 50, by which in turn the strength of the welded connection can be reduced, which disadvantageously leads to a detachment of the bolt element 30 from the workpiece 10.
  • the melt layer or material layer 50 has a reduced voids formation and consequently a smaller number of voids 51 or cavities in the material layer 50.
  • the formation of a bead, which extends into the intermediate region between the welding surface 3a and the connecting surface 10a of the workpiece 10 is also reduced.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bolzenelement (1) und insbesondere ein Schweissbolzenelement, welches geeignet ist unter Verwendung eines Schweissverfahrens mit einem Werkstück (10) verbunden zu werden, wobei eine Schweissoberfläche des Bolzenelementkopfes (3) des Bolzenelementes wenigstens einen inneren Vorsprung (4) und wenigstens einen äusseren Vorsprung (5, 5a, 5b) aufweist, welche sich von der Schweissoberfläche weg erstrecken, wobei der äußere Vorsprung (5, 5a, 5b) umlaufend um den inneren Vorsprung (4) angeordnet ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Schweissverfahren und insbesondere ein Lichtbogenbolzenschweissverfahren zum Verbinden des vorgenannten Bolzenelementes mit einem Werkstück (10).

Description

Bolzenelement und Schweißverfahren zum Verbinden dieses Bolzenelementes mit einem Werkstück
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bolzenelement, insbesondere ein
Schweißbolzenelement, welches geeignet ist unter Verwendung eines S chweißverfahrens mit einem Werkstück verbunden zu werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Schweißverfahren, insbesondere ein Lichtbogenbolzenschweißverfahren, zum Verbinden eines entspre- chenden Bolzenelementes mit einem Werkstück.
Das grundlegend be kannte Lichtbogenbolzenschweißverfahren bzw. Bolzenschweißverfahren gehört zu den Lichtbogenpressschweißverfahren und dient zur dauerhaften Verbindung eines bolzenförmigen Elementes, wie beispielsweise eines Gewindebolzens, eines Stiftes, einer Buchse, eines Hacken oder einer Öse mit einem entsprechenden größeren Bauteil, wie beispielsweise einem Karosserieblech, einem Gehäuse oder einem Werkstück oder Vergleichbarem. Bei der Verwendung eines Licht bogen bolzenschweißverfahrens wird zwischen einer Stirnfläche eines Bolzens und dem Werkstück ein Lichtbogen gezündet, wodurch beide Teile lokal angeschmolzen und anschließend unter Anwendung eines entspre- chend geringen Anp ressdruckes gefügt werden. Lichtbogenbolzenschweißverfahren können unter anderem in Hubzündungsbolzenschweißverfahren oder Spitzenzündungs- bolzenschweißverfahren unterschieden werden, wobei beim Hubzündungs- bolzenschweißverfahren der Lichtbogen durch anheben des Bolzens vom Bauteil unter Stromfluss erzeugt wird. Dagegen wird beim Spitzenzündungsbolzenschweißverfahren der Lichtbogen an einer Spitze des Bolzens gezündet, wobei diese Zündspitze explosionsartig abschmilzt und zu einem geringen Teil verdampft. Die Induktionsspannung , welche dementsprechend durch das Öffnen des Stromkreises entsteht, zündet folglich den Lichtbogen, der dann die gesamte Bolzenstirnfläche erfasst. Bei der Verbindung des Bolzens bzw. des Bolzenelementes mit der Werkstückoberfläche ist dabei zu beachten, dass so wenig Schweißspritzer wie möglich beim Schweißvorgang entstehen, welche die Werkstückoberfläche nachhaltig beschädigen könnten, insbesondere wenn beispielsweise eine Nachbearbeitung dieser Werkstückoberfläche nicht vorgesehen ist. Des Weiteren wird auch bei der Verwendung des Lichtbogenbolzenschweißverfahrens ein Verschweißen des
Bolzenelementes mit der Werkstückoberfläche mit einer geringen Lunkerbildung innerhalb der Schweißschicht bzw. der Schweißnaht angestrebt, um eine stabile und dauerhafte Verbindung des Bolzenelementes mit dem Werkstück und insbesondere dessen Oberfläche zu ermöglichen . Jedoch können schon bereits bei der Zündung des Lichtbogens sowie bei dessen ungleichmäßiger Ausbreitung über die Oberfläche des Bolzens und insbesondere dessen Stirnfläche, welche später mit der Werkstückoberfläche verbunden wird, starke
Schweißspritzer entstehen. Zudem ist es denkbar, dass sich der Lichtbogen derart un- gleichmäßig über die Bolzenstirnfläche ausbreitet, dass das Material dieser Bolzenstirnfläche ungleichmäßig beim Verpress- bzw. Fügevorgang des Bolzens mit dem Werkstück auf- bzw. angeschmolzen wird, wodurch wiederum eine ungleichmäßige stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Bereichen des Bolzens und des Werkstückes aufgrund unterschiedlicher Materialaufschmelzung in den unterschiedlichen Bereichen entsteht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Schweißverfahren und insbesondere einem
Lichtbogenbolzenschweißverfahren zumindest teilweise zu beheben. I nsbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Bolzenelement und ein Schweißverfahren zur Ver- fügung zu stellen, mittels welchen auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise ein vorteilhaft dauerhaftes Verbinden eines Bolzenelementes mit einem Werkstück ermöglicht wird, bei welchen lediglich eine geringe Lunkerbildung, sowie eine geringe
Schweißspritzerbildung entsteht, wobei die Festigkeit der Schweißverbindung im Vergleich zu bekannten Bolzenelementen und Schweißverfahren vornehmlich gleichbleibend ist und besonders bevorzugt sogar gesteigert werden kann.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Bolzenelement, insbesondere ein
Schweißbolzenelement, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Schweißverfahren, insbesondere ein Lichtbogenbolzenschweißverfahren , mit den Merkmalen des An- spruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen . Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bolzenelement beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen E rfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann . Außerdem kann bzw. wird das erfindungsgemäße Schweißverfahren mit dem erfindungsgemäßen Bolzenelement durchgeführt.
Das Bolzenelement, welches insbesondere ein Schweißbolzenelement ist, ist geeignet unter Verwendung eines S chweißverfahrens mit einem Werkstück verbunden zu werden. Erfindungsgemäß weist das Bolzenelement einen Bolzenelementkopf mit einer Schweißoberfläche und einer zu der Schweißoberfläche abgewandten Anordnungsoberfläche, und einen Bolzenelementkörper, welcher sich von der Anordnungsoberfläche des Boizenelementkopfes weg erstreckt, auf. Das erfindungsgemäße Bolzenelement ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißoberfläche d es Boizenelementkopfes wenigstens einen inneren Vorsprung und wenigstens einen äußeren Vorsprung aufweist, welche sich von der Schweißoberfläche weg erstrecken, wobei der äußere Vorsprung umlaufend um den inneren Vorsprung angeordnet ist. Es ist folglich denkbar, dass der Bolzenelementkopf einen sich von einer zentralen Achse des Bolzenelementes, welche sich entlang einer Länge bzw. Längsausdehnung des
Bolzenelementes erstreckt, weg erstreckenden Radius aufweist, welcher dem Radius des Bolzenelementkörpers entspricht, sodass folglich der Bolzenelementkopf einen zu dem Bolzenelementkörper entsprechenden bzw. vorteilhaft identisch großen Umfang aufweist. Jedoch wäre es auch denkbar, dass der Bolzenelementkopf einen größeren Umfang als der Bolzenelementkörper aufweist. Der Bolzenelementkopf kann beispielsweise scheibenförmig, zylinderförmig, würfelförmig, tetraederförmig oder hexaederförmig sein oder eine vergleichbare Form aufweisen. Der Bolzenelementkörper, welcher sich vom Bolzenelementkopf weg erstreckt, weist beispielsweise ebenfalls eine scheibenförmige, zylinderförmige, würfelförmige, tetraederförmige oder hexaederförmige Form oder eine entsprechende bzw. vergleichbar Form auf. So ist es möglich, dass der Bolzenelementkopf und der Bolzenelementkörper eines Bolzenelementes eine vergleichbare Form aufweisen und beispielsweise beide zylinderförmig ausgebildet sind. Dies wäre insbesondere dann der Fall, wenn der
Bolzenelementkörper und der Bolzenelementkopf eine identische Umfangsgröße aufweisen, sodass der Bolzenelementkopf und der Bolzenelementkörper vorteilhaft ein monolitisches Element bzw. Bauteil darstellen bzw. sind. Es ist jedoch auch denkbar, dass der
Bolzenelementkopf eine zum Bolzenelementkörper abweichende Form aufweist und beispielsweise scheibenförmig ausgestaltet ist, während der Bolzenelementkörper eine zylinder- förmige Gestalt aufweist. Des Weiteren ist es denkbar, dass der Bolzenelementkörper ein Gewinde und insbesondere ein Außengewinde, wie beispielsweise ein Grobgewinde, Spitzgewinde oder Trapezgewinde aufweist, wobei es auch möglich ist, dass der
Bolzenelementkörper in Gestalt eines Hohlzylinders ausgestaltet ist und ein entsprechendes Innengewinde aufweisen kann . So ist es auch denkbar, dass der Bolzenelementkörper Aus- sparungen, Vertiefungen oder Eingriffsbereiche aufweist. Der Bolzenelementkörper ist vorteilhaft derjenige Bereich des Bolzenelementes, auf welchem ein weiteres Werkstück bzw. Bauteil aufgebracht wird, um mit dem ersten Werkstück, auf welchem das Bolzenelement befestigt wird bzw. angeschweißt wird, verbunden zu werden. Als Bolzenelement kann dabei beispielsweise ein Grobflanschbolzen, ein M6-, M8-, M10-Grobgewindestahlbolzen oder auch ein aus Aluminium bestehender Bolzen usw. verwendet werden. Im Rahmen der Erfindung ist der innere Vorsprung konzentrisch zu dem äußeren Vorsprung angeordnet. Das bedeutet, dass der äußere Vorsprung, welcher vorteilhaft den inneren Vorsprung zumindest teilweise umgibt bzw. diesen zumindest teilweise umläuft, einen Mittelpunkt aufweist, welcher dem Mittelpunkt des inneren Vorsprunges entspricht. Demzufolge ist der äußere Vorsprung in Umfangsrichtung des inneren Vorsprungs betrachtet vorteilhaft gleichmäßig vom inneren Vorsprung beabstandet angeordnet. Vorteilhaft läuft der äußere Vorsprung kreisförmig um den inneren Vorsprung herum und bildet folglich eine Art Wulst, welche den inneren Vorsprung wie eine Wandung umgibt. Es ist des Weiteren möglich, dass nicht nur ein äußerer Vorsprung, sondern auch zwei oder mehr äußere Vorsprünge den inne- ren Vorsprung umlaufend angeordnet sind, wobei vorteilhaft der innere Vorsprung konzentrisch zu den einzelnen äußeren Vorsprüngen und insbesondere zu jedem der einzelnen äußeren Vorsprünge angeordnet ist. Demzufolge weist jeder äußere Vorsprung eine zu dem anderen äußeren Vorsprung unterschiedliche Größe und insbesondere einen unterschiedlichen Durchmesser auf, sodass die äußeren Vorsprünge zueinander beabstandet und zu dem inneren Vorsprung beabstandet insbesondere sich von der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes weg erstreckend angeordnet sind.
Es ist des Weiteren denkbar, dass der innere Vorsprung konzentrisch zu der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der innere Vorsprung und die Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes vorteilhaft einen gleichen Mittelpunkt aufweisen, wobei auch vorzugsweise der äußere Vorsprung und der innere Vorsprung und folglich der äußere Vorsprung und die Schweißoberfläche einen identischen Mittelpunkt aufweisen. Es ist folglich möglich, dass das Bolzenelement eine Längsachse aufweist, welche sich durch den Mittelpunkt des Bolzenelementkörpers, den Mittelpunkt des
Bolzenelementkopfes und vorteilhaft folglich durch den Mittelpunkt des inneren Vorsprungs sowie des wenigstens einen äußeren Vorsprungs erstreckt, sodass der Bolzenelementkopf, der Bolzenelementkörper, der innere Vorsprung sowie auch vorteilhaft der äußere Vorsprung konzentrisch zueinander angeordnet sind. Durch eine konzentrische Anordnung des äußeren Vorsprungs insbesondere zum inneren Vorsprung ist eine im Wesentlichen gleichmäßige Ausbreitung des Lichtbogens, ausgehend vom inneren Vorsprung zum äußeren Vorsprung , möglich. Folglich kann vorteilhaft durch die konzentrische Anordnung des inneren Vorsprungs zu dem äußeren Vorsprung und zu dem Bolzenelementkopf sowie auch zu dem Bolzenelementkörper eine gleichmäßige Verbindung des auf- bzw. abgeschmolzenen Bolzenmaterials mit dem vorteilhaft aufgeschmolzenen Material des Werkstückes entlang der gesamten Schweißoberfläche des Bolzenelementes realisiert werden. Vorteilhaft wird dadurch eine über die Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes betrachtete gleichblei- bende und gleichmäßige Haftung des Bolzenelementes auf dem Werkstück sowie eine verringerte Lunkerbildung innerhalb der Schweißnaht bzw. der Schweißschmelze realisiert.
Im Rahmen der Erfindung weist der innere Vorsprung eine größere sich von der Schweiß- Oberfläche des Bolzenelementkopfes weg erstreckende Länge auf, als der äußere Vorsprung. Vorteilhaft erstreckt sich zumindest der innere Vorsprung und besonders vorteilhaft auch der äußere Vorsprung im Wesentlichen zumindest abschnittsweise orthogonal von der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes weg. Vorteilhaft kann durch einen längeren inneren Vorsprung eine Stabilisierung und insbesondere eine Zentrierung eines Lichtbogens im Bereich des inneren Vorsprungs und demnach eine gleichmäßige Ausbreitung des Lichtbogens entlang der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes und folglich unter anderem eine Verringerung von Schweißspritzern beim Schweißprozess ermöglicht werden.
Es ist des Weiteren denkbar, dass der äußere Vorsprung beabstandet zu einem Randbe- reich des Bolzenelementkopfes an der Schweißoberfläche angeordnet ist. Das bedeutet, dass der äußere Vorsprung nicht an dem Randbereich des Bolzenelementkopfes angrenzt, sodass bei einem Schweißverfahren und insbesondere bei einem Aufschmelzen der Materi- alschicht des äußeren Vorsprunges dieser sich nach außen weg , das heißt entlang der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes, zu dem Randbereich des
Bolzenelementkopfes ausbreiten kann, ohne vorteilhaft über diesen Randbereich hinaus zu fließen. Demzufolge bildet sich eine Schweißwulst vorteilhaft lediglich zwischen dem
Bolzenelement und dem Werkstück und ist demnach im Bereich der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes angeordnet. Hierfür wird vorteilhaft die Montage eines weiteren Werkstückes bzw. Bauteiles auf dem auf einem Werkstück aufgebrachten Bolzen nicht negativ beeinflusst bzw. beeinträchtigt.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass der innere Vorsprung kegelförmig oder kegel- stumpfförmig oder pyramidenförmig oder pyramidenstumpfförmig oder in einer vergleichbaren Form ausgestaltet ist. Demzufolge weist der innere Vorsprung insbesondere eine Grun d- fläche auf, welche an der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes angeordnet ist, sodass sich der innere Vorsprung folglich verjüngend von der Schweißoberfläche weg erstreckt. Des Weiteren ist es denkbar, dass der innere Vorsprung ein spitzes, abgerundetes oder flaches bzw. stumpfes und insbesondere kegelstumpfförmiges distales Ende aufweist. Das distale Ende des inneren Vorsprunges ist hierbei folglich das der Grundfläche gegen- überliegende Ende des inneren Vorsprunges. Als besonders vorteilhaft wird ein relativ spitzes distales Ende des inneren Vorsprunges angesehen, um den Lichtbogen detailliert in diesem Bereich zentrieren und stabilisieren zu können. Des Weiteren ist es denkbar, dass der äußere Vorsprung einen trapezförmigen, dreieckför- migen, viereckförmigen oder halbkreisförmigen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer vergleichbaren Form aufweist. Auch hierbei ist es möglich, dass der äußere Vorsprung ein spitzes, ovales oder stumpfes bzw. abgeflachtes distales Ende aufweisen kann. Das distale Ende des äußeren Vorsprunges ist hierbei folglich das der Grundseite des Querschnittes gegenüberliegende Ende des äußeren Vorsprunges. Des Weiteren ist es möglich, dass der äußere Vorsprung, sofern er einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, eine gleichschenklige bzw. symmetrische Trapezform oder auch eine rechtwinklige Trapezform aufweisen kann. Der äußere Vorsprung ist dabei derart an die Schweißoberfläche angeordnet, dass insbesondere im Hinblick auf einen Querschnitt des äußeren Vorsprunges die Grundseite des äußeren Vorsprungs an der Schweißoberfläche angeordnet ist, sodass sich der äußere Vorsprung verjüngend von der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes weg erstreckt. Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass der innere Vorsprung und/oder der äußere Vorsprung auf einer Erhebung angeordnet ist/sind, welche auf der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes angeordnet ist. Eine derartige Erhebung kann dafür dienen, dass bei einem Schweißvorgang, bei welchem insbesondere der innere Vorsprung und/oder der äußere Vorsprung aufgeschmolzen werden, dennoch ein definierter Abstand zwischen dem Bolzenelementkopf und insbesondere der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes und der Oberfläche des Werkstückes und insbesondere einer Verbindungsoberfläche des Werkstückes bestehen bleibt. Hierfür dient die vorgenannte Erhebung, welche insbesondere beim Lichtbogenbolzenschweißverfahren keine oder zumindest lediglich eine sehr geringe Materialabschmelzung bzw. Materialaufschmelzung erfährt. Vorteilhaft dient folglich die ge- nannte Erhebung als Beabstandungselement zwischen dem Bolzenelementkopf und dem Werkstück.
Des Weiteren wird ein Schweißverfahren, insbesondere ein Lichtbogenbolzen- schweißverfahren, zum Verbinden eines Bolzenelementes gemäß einem der vorangegange- nen Ansprüche 1 bis 8 und folglich gemäß der vorbenannten Art mit einem Werkstück beansprucht. Das erfindungsgemäße Schweißverfahren weist die folgenden Schritte auf:
- Anordnen wenigstens des inneren Vorsprunges an einer Verbindungsoberfläche des Werkstücks,
- Erzeugen eines geschlossenen Stromkreises zur Bildung eines Lichtbogens zwi- sehen dem Bolzenelement und dem Werkstück,
- Zünden des Lichtbogens, welcher sich in einem Bereich des inneren Vorsprungs während einer Dauer einer Vorstromphase stabilisiert, Erhöhen des elektrischen Stromflusses im elektrischen Stromkreis zur Initiierung einer Hauptstromphase, und
Beaufschlagen des Bolzenelementes mit einer Druckkraft zum zumindest abschnittsweisen Zusammenpressen der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes des Bolzenelementes mit der Verbindungsoberfläche des Werkstückes.
Im Rahmen der Erfindung ist es dabei denkbar, dass der der Lichtbogen bei einem Lösen des inneren Vorsprunges des Bolzenelementkopfes des Bolzenelementes von der Verbindungsoberfläche des Werkstückes erzeugt wird. Vorteilhaft wird demnach das vorgenannte Schweißverfahren in Form eines Hubzündungsbolzenschweißverfahrens angewandt, wobei es jedoch auch denkbar ist, es in Form eines Spitzenzündungsbolzenschweißverfahren zu verwenden. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das
Bolzenelement und insbesondere der Bolzenelementkopf derart in dem Bereich des Werkstückes eingebracht, dass wenigstens der innere Vorsprung an einer Verbindungsoberfläche des Werkstückes angeordnet wird, wobei vorteilhaft der innere Vorsprung diese Verbindungsoberfläche des Werkstückes zumindest abschnittsweise kontaktiert. Das
Bolzenelement wird darauf folgend mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, um mit dem Werkstück einen geschlossenen Stromkreis zu bilden. Hierfür wird das Bolzenelement und insbesondere das Werkstück mit einer Stromquelle verbunden , sodass das Bolzenelement vorteilhaft eine Kathode und das Werkstück vorteilhaft eine Anode bildet, zwischen denen sich freie Ladungsträger bewegen. Derartige Lad ungsträger sind beispielsweise aus der Me- talloberfläche austretende Elektronen und durch Ionisation positiv geladene Atome. Bei dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren und insbesondere bei dem erfindungsgemäßen Lichtbogen bolzenschweißverfahren dient der elektrische Lichtbogen als Werkzeug und Energieträger. Um einen entsprechenden Lichtbogen zu erzeugen bzw. brennen zu lassen, müssen freien Ladungsträger zwischen den Elektroden vorhanden sein. Um den Lichtbogen zu zünden, wird das Bolzenelement und speziell der innere Vorsprung des
Bolzenelementkopfes des Bolzenelementes vorteilhaft kurzzeitig von dem Werkstück und insbesondere dessen Verbindungsoberfläche abgehoben. Hierbei entsteht ein Lichtbogen , welcher eine sich selbst erhaltende Gasen tladung zwischen dem Bolzenelement und dem Werkstück darstellt, wobei bei der Gasentladung ein elektrischer Strom durch das Gas fließt und dieses dabei ion isiert. Bei der Gasentladung selbst kann sichtbares Licht entstehen. Das Entzünden des Lichtbogens findet vorteilhaft während einer Vorstromphase statt, welche beispielsweise 35 Millisekunden oder auch weniger betragen kann. In dieser Zeit stabilisiert sich der Lichtbogen insbesondere im Bereich des inneren Vorsprunges, das heißt der Lichtbogen fixiert sich in diesem Bereich des inneren Vorsprunges und damit folglich vorteilhaft zentrisch im Bereich der Schweißoberfläche des Bolzenelementkopfes. Wird nun darauffol- gend der elektrische Stromfluss insbesondere auf einen Wert von beispielsweise 1000A erhöht, wird dadurch folglich die Haupt stromphase initiiert, in welcher insbesondere der innere Vorsprung zumindest teilweise mittels des Lichtbogens aufgeschmolzen bzw. abgeschmolzen wird, während sich der Lichtbogen selbst darauffolgend in Richtung des äußeren Vor- Sprunges, vorteilhaft gleichmäßig ausgehend von dem inneren Vorsprung, ausbreitet. Demzufolge fixiert sich der Lichtbogen während der Hauptstromphase am äußeren Vorsprung , dessen Material aufgeschmolzen bzw. abgeschmolzen wird. Vorteilhaft gleichzeitig zur Ausbreitung des Lichtbogens und insbesondere zur Fixierung des Lichtbogens im Bereich des äußeren Vorsprunges wird das Bolzenelement mit einer definierten Druckkraft beaufschlagt, durch welche das Bolzenelement in Richtung des Werkstückes bewegt wird. Aufgrund der Druckkraft wird das Bolzenelement und insbesondere die Schweißoberfläche des
Bolzenelementes bzw. die Materialbereiche des inneren Vorsprunges und des äußeren Vorsprunges des Bolzenelementes auf die Verbindungsoberfläche des Werkstückes gepresst bzw. gedrückt, sodass sich die Materialbereiche der Verbindungsoberfläche des Werkstü- ckes, welche ebenfalls mittels des Lichtbogens angeschmolzen worden sind, mit den angeschmolzenen bzw. abgeschmolzenen Materialbereichen des inneren Vorsprunges und vorteilhaft auch des äußeren Vorsprunges stoffschlüssig verbinden. Demzufolge wird während der Hauptstromphase nicht nur das Material des inneren Vorsprungs und vorteilhaft auch des äußeren Vorsprunges wenigstens abschnittsweise angeschmolzen bzw. abge- schmolzen, sondern vorteilhaft werden auch Materialbereiche des Werkstückes insbesondere im Bereich der Verbindungsoberfläche, in welcher der Lichtbogen von dem Werkstück auf den Bolzen übergeht, aufgeschmolzen, sodass diese aufgeschmolzenen Materialbereiche des Bolzenelementes und des Werkstückes sich stoffschlüssig miteinander verbinden können. Durch ein Stabilisieren und Zentrieren und insbesondere Fixieren des Lichtbogens im Bereich des inneren Vorsprungs ist es möglich, dass nach einem definierten Abschmelzen des Materials des inneren Vorsprunges der Lichtbogen sich vorteilhaft gleichmäßig in Um- fangsrichtung um den inneren Vorsprung betrachtet nach außen in Richtung des äußeren Vorsprunges ausbreitet, sodass auch das Material des äußeren Vorsprunges vorteilhaft gleichmäßig innerhalb einer definierten Zeitdauer abgeschmolzen bzw. geschmolzen werden kann. Demzufolge kann während eines Pressvorganges des Bolzens auf die entsprechende Verbindungsoberfläche des Werkstückes vorteilhaft eine gleichmäßig über die Schweißoberfläche des Bolzenelementes stattfindende Verbindung zwischen den aufgeschmolzenen Materialien des Werkstückes und auch des Bolzens stattfinden. Eine Stabilisierung und Zentrierung sowie auch eine gleichmäßige Ausbreitung des Lichtbogens entlang der Schweißober- fläche des Bolzenelementes führt zudem vorteilhaft zu einer geringen Wulstbildung sowie zu einer geringen Lunkerbildung in der Schweißnaht und damit zu einer hohen bzw. erhöhten Stabilität der Schweißverbindung zwischen dem Bolzenelement und dem Werkstück. Bei dem beschriebenen Schweißverfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu dem Bolzenelement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Ein erfindungsgemäßes Bolzenelement, welches geeignet ist unter Verwendung eines Schweißverfahrens mit einem Werkstück verbunden zu werden, sowie ein aus dem Stand der Technik bekanntes Bolzenelement werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
Figur 1 eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes, angeordnet an einer Verbindungsoberfläche eines Werkstückes,
Figur 2 eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes,
Figur 3 eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes,
Figur 4 eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines aus dem Stand der
Technik bekannten Bolzenelementes,
Figur 5 eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche des in der Figur 4 gezeigten
Bolzenelementes,
Figur 6 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines
Bolzenelementkopfes eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes,
Figur 7 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines
Bolzenelementkopfes eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes,
Figur 8 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Bolzenelementkopfes eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes, Figur 9 eine Seitenansicht eines Längsschliffes eines mit einem Werkstück verschweißten Bolzenelementkopfes eines aus dem Stand der Technik bekannten Bolzenelementes, Figur 10 eine Seitenansicht eines Längsschliffes einer Ausführungsform eines mit einem Werkstück verschweißten Bolzenelementkopfes eines erfindungsgemäßen Bolzeneiementes,
Figur 11 eine Seitenansicht eines weiteren Längsschliffes des in der Figur 9 gezeigten mit einem Werkstück verschweißten Bolzenelementes zur Darstellung der Lunkerbildung, und Figur 12 eine Seitenansicht eines weiteren Längsschliffes des in der Figur 10 gezeigten mit einem Werkstück verschweißten Bolzenelementes zur Darstellung der Lunkerbildung.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 12 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der Fig. 1 ist eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 bzw. Schweißbolzenelementes 1 , angeordnet an einer Verbindungsoberfläche 10a eines Werkstückes 10 gezeigt. Das Bolzenelement 1 weist einen Bolzenelementkörper 2 sowie einen Bolzenelementkopf 3 auf. Das in der Fig. 1 gezeigte Bolzenelement 1 ist vorteilhaft ein im Wesentlichen zylindrisches Verbindungselement, dessen Bolzenelementkörper 2 ein Gewinde 2a aufweist. Der zylindrische Bolzenelementkopf 3, welcher vorteilhaft in Form einer Scheibe ausgestaltet ist, weist einen inneren Vorsprung 4 und einen den inneren Vorsprung 4 umlaufenden äußeren Vorsprung 5 auf. Das
Bolzenelement 1 ist als Schnitt gezeigt, sodass die Form des inneren Vorsprungs 4 sowie auch des den inneren Vorsprung 4 umgebenden äußeren Vorsprunges 5 über die Ansicht des Querschnittes des inneren Vorsprunges 4 bzw. des äußeren Vorsprunges 5 verdeutlicht werden kann . Das Bolzenelement 1 weist eine zentrische Achse Z auf, welche sich entlang der Länge des Bolzenelementes 1 erstreckt. Wie in der Fig. 1 ersichtlich, ist der
Bolzenelementkörper 2 sowie der Bolzenelementkopf 3 konzentrisch zueinander angeordnet und weisen folglich einen auf der zentrischen Achse Z liegenden M ittelpunkt auf. Des Weiteren ist auch der innere Vorsprung 4 konzentrisch zum Bolzenelementkopf 3 und demzufolge zum Bolzenelementkörper 2 angeordnet. Vorteilhaft ist der innere Vorsprung 4 auch konzentrisch zum äußeren Vorsprung 5 angeordnet, sodass in Umfangsrichtung um den inneren Vorsprung 4 betrachtet der äußere Vorsprung 5 gleichermaßen beabstandet zum inneren Vorsprung 4 auf der Schweißoberfläche 3a des Bolzenelementkopfes 3 angeordnet ist. Dies ist insbesondere auch in der Fig. 2, welche nachfolgend noch beschrieben wird, aufgezeigt. Während des Schweißvorganges ist das Bolzenelement 1 im Bereich einer Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 0 angeordnet. Vorteilhaft kontaktiert dabei der innere Vorsprung 4 und insbesondere ein distales Ende 4a des inneren Vorsprunges 4 die Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 zumindest abschnittsweise. Der
Bolzenelementkörper 2 erstreckt sich von der Anordnungsoberfläche 3b des
Bolzenelementkopfes 3 weg, wobei die Anordnungsoberfläche 3b zu der Schweißoberfläche 3a abgewandt bzw. dieser gegenüberliegend angeordnet ist. Vorteilhaft ist das
Bolzenelement 1 einstückig bzw. monolithisch ausgebildet, sodass insbesondere der Bolzenelementkörper 2 und auch der Bolzenelementkopf 3 mit den entsprechenden Vor- Sprüngen 4 und 5 aus einem Werkstück hergestellt werden, um das Bolzenelement 1 zu bilden. Das Bolzenelement 1 sowie das Werkstück 0 sind jeweils über Stromleitungen 21 mit einer Stromquelle 20 verbunden, um mit elektrischem Strom beaufschlagt zu werden. Bei einer Anordnung bzw. Kontaktierung des inneren Vorsprunges 4 mit der Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 entsteht dann ein geschlossener Stromkreis, durch welchen ein Lichtbogen ausgebild et werden kann. Es ist denkbar, dass das Werkstück 10 ein Gusswerkstück ist, während das Bolzenelement 1 beispielsweise aus einem Aluminiummaterial besteht.
In der Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche 3a einer Ausführungsform eines Bolzenelementkopfes 3 eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 gezeigt. Die
Schweißoberfläche 3a und insbesondere der Bolzenelementkopf 3 weist dabei eine kreisförmige und insbesondere eine scheibenförmige Gestalt auf, in dessen Zentrum der innere Vorsprung 4 zentrisch angeordnet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass der
Bolzenelementkopf 3 oval oder eckig ausgebildet ist. Vorteilhaft zentrisch umläuft der äußere Vorsprung 5 den inneren Vorsprung 4, wobei der äußere Vorsprung 5 ebenfalls vorteilhaft eine kreisförmige Erhebung bzw. eine auf einer Kreisbahn verlaufende Erhebung bildet. In Umfangsrichtung um den inneren Vorsprung 4 betrachtet ist der äußere Vorsprung 5 folglich gleichermaßen vom inneren Vorsprung 4 beabstandet angeordnet. Des Weiteren ist der äußere Vorsprung 5 beabstandet zu einem Randbereich 3c der Schweißoberfläche 3a und ins- besondere des Bolzenelementkopfes 3 beabstandet auf der Schweißoberfäche 3a angeordnet. Abweichend zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist es jedoch auch denkbar, dass der innere Vorsprung 4 nicht zentrisch auf der Schweißoberfläche 3a des Bolzenelementkopfes 3 angeordnet ist. Demzufolge wäre es auch möglich, dass der äußere Vorsprung 5 , welcher den inneren Vorsprung 4 vorteilhaft vollständig jedoch zumindest teilweise umgibt bzw. um- läuft, ebenfalls nicht zentrisch zum Mittelpunkt der Schweißoberfläche 3a des
Bolzenelementkopfes 3 angeordnet ist. Die insbesondere in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aus- führungsformen der Anordnung des inneren Vorsprungs 4 sowie des äußeren Vorsprungs 5 sind lediglich beispielhaft zu verstehen und begründen keine Vollständigkeit.
In der Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche 3a eines Bolzenelementkopfes 3 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 gezeigt, welches insbesondere zwei äußere Vorsprünge 5 aufweist, welche zum besseren Verständnis mit den Bezugszeichen 5a und 5b gekennzeichnet worden sind. Beide äußere Vorsprünge 5a und 5b umlaufen bzw. umrahmen den inneren Vorsprung 4 gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 vollständig, wobei der innere Vorsprung 4 sowie die beiden äußeren Vorsprünge 5a, 5b konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die beiden äußeren Vorsprünge 5a und 5b sind dabei vorteilhaft kreisförmig um den inneren Vorsprung 4 angeordnet, wobei der erste äußere Vorsprung 5a vom Zentrum bzw. von der zentrischen Mittellinie Z aus betrachtet einen geringeren Radius bzw. Durchmesser aufweist als der zweite äußere Vorsprung 5b, welcher nicht nur den inneren Vorsprung 4, sondern auch den ersten äußeren Vorsprung 5a umgibt. Es ist folglich auch möglich, dass mehr als ein oder zwei äußere Vorsprünge 5a, 5b auf der Schweißoberfläche 3a des Bolzenelementkopfes 3 angeordnet sind. Demnach ist es denkbar, dass mehr als zwei äußere Vorsprünge 5 bzw. 5a und 5b, sondern vorteilhaft auch drei und mehr äußere Vorsprünge 5 derart angeordnet sind, dass diese vorteilhaft konzentrisch zueinander und konzentrisch zum inneren Vorsprung 4 angeordnet sind und diesen in- neren Vorsprung 4 vorteilhaft umlaufend umgeben. Bei einer Anordnung einer Mehrzahl an äußeren Vorsprüngen 5 wird folglich während des Schweißverfahrens auch eine Mehrzahl an Material aufgrund der Mehrzahl der äußeren Vorsprünge 5 aufgeschmolzen, welches mit dem auf der Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 aufgeschmolzenen Material stoffschlüssig verbunden werden kann. Hierdurch kann unter Umständen folglich eine erhöh- te Verfestigung des Bolzenelementes 1 mit dem Werkstück 10 (vgl. Fig. 1 ) erzielt werden.
In der Fig. 4 ist ein Längsschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten
Bolzenelementes 30 und in der Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Schweißoberfläche 40a des in der Fig. 4 gezeigten Bolzenelementes 30 dargestellt, wobei das Bolzenelement 30 einen Bolzenelementkopf 40 mit einem einzigen daran angeordneten Vorsprung 41 aufweist, der sich von einer Schweißoberfläche 40a weg erstreckt. Der Schweißoberfläche 40a liegt eine Anordnungsoberfläche 40b gegenüber, von welcher sich ein Bolzenelementkörper 42 weg erstrecken kann. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Bolzenelement 30 ist es schwierig den Lichtbogen innerhalb eines zentrischen Bereiches Z des Vorsprunges 41 zu zentrieren, um eine ausgehend von diesem zentrischen Bereich Z des Vorsprungs 41 gleichmäßige Ausbreitung des Lichtbogen entlang des Vorsprunges 41 zu gewährleisten, um folglich eine im Wesentlichen gleich mäßige Aufschmelzung des Materials des Vorsprunges 41 zu ermöglichen.
In den Fig. 6 bis 8 sind jeweils Ausführungsformen eines Bolzenelementkopfes 3 eines erfin- dungsgemäßen Bolzenelementes 1 im Längsschnitt gezeigt. So zeigt beispielsweise die Fig. 4 eine Ausführungsform eines Bolzenelementkopfes 3 eines erfindungsgemäßen
Bolzenelementes 1 , welche einen inneren Vo rsprung 4 sowie einen äußeren Vorsprung 5 aufweist, der den inneren Vorsprung 4 umgibt. Die sich von der Schweißoberfläche 3a weg erstreckende Länge L2 des inneren Vorsprunges 4 ist dabei größer als die sich von der Schweißoberfläche 3a weg erstreckende Länger L1 des äußeren Vorsprunges 5. So ist es beispielsweise denkbar, dass der innere Vorsprung 4 eine Länge L2 von beispielsweise vorteilhaft 1 ,5-2 mm aufweist, während der äußerer Vorsprung 5 beispielsweise vorteilhaft eine Länge L1 von 1 -1 ,9 mm aufweisen kann. Es ist hierbei anzumerken, dass der innere Vorsprung 4 immer eine größere Länge aufweist, als der äußere Vorsprung 5. Im Schnitt be- trachtet, weist der äußere Vorsprung 5 eine trapezförmige und insbesondere symmetrische trapezförmige Gestalt auf, während der innere Vorsprung 4 eine im Wesentliche dreieckför- mige Gestalt mit einem im Wesentlichen spitzen distalen Ende 4a aufweist. Es ist jedoch auch denkbar, dass das distale Ende 4a abgerundet oder abgeflacht ist. Es ist des Weiteren denkbar, dass auch der äußere Vorsprung 5 eine dreieckförmige Gestalt mit einem spitzen oder auch abgeru ndeten distalen Ende 5a aufweisen kann.
Im Vergleich daz u weist die Ausführungsform des Bolzenelementkopfes 3 der Fig. 7 einen äußeren Vorsprung 5 auf, welcher keine gleichsch enklige Trapezform, sondern vielmehr eine rechtwinklige Trapezform aufweist, wobei die Bereiche bzw. Wandungen des äußeren Vor- Sprunges 5 , welche sich in Richtung des inneren Vorsprunges 4 erstrecken schräg in einem definierten Winkel verlaufen . Der innere Vorsprung 4 kann sich in einem Winkel α von beispielsweise 7° oder mehr oder weniger von der Schweißoberfläche 3a aus weg erstreckend zulaufen. Der innere Vorsprung 4 weist zudem ein abgeflachtes distales Ende 4a auf. Bei einer Anordnung von einer Mehrzahl an äußeren Vorsprüngen 5, wie insbesondere in der Fig. 8 gezeigt, ist es auch möglich, dass beispielsweise ein erster äußerer Vorsprung 5a eine rechtwinklige Trapezgest alt aufweist, während ein weiterer und insbesondere zweiter äußerer Vorsprung 5b eine gleichschen klige Trapezform aufweist. Die Ausgestaltung des inneren Vorsprunges 4 kann dabei beispielsweise, wie auch in den Fig. 6 oder 7 gezeigt, dreiecksförmig sein und ein spitzes bzw. ein abgerundetes oder flaches distales Ende 4a aufweisen. In der Fig. 9 ist eine Seitenansicht eines Längsschliffes eines mit einem Werkstück 10 verschweißten Bolzenelementkopfes 40 eines aus dem Stand der Technik bekannten
Bolzenelementes 30, wie beispielsweis in den Fig. 4 und 5 dargestellt, gezeigt. Das lediglich einen Vorsprung 41 aufweisende Bolzenelement 30 ist derart mit der Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 verbunden , dass deutliche Schweißspritzer 60, insbesondere im dargestellten rechten Bereich der Abbildung der Fig.9 auftreten. Dies beg ründet sich daher, dass der gezündete Lichtbogen n icht exakt zentrisch im Bereich des Vorsprunges 41 und folglich der Schweißoberfläche 40a des Bolzenelementkopfes 40 gezündet werden konnte. Dadurch hat sich der Lichtbogen unvorteilhaft ungleichmäßig entlang des Vorsprunges 41 ausgebreitet, sodass dieser während des Verpressvorganges zwischen dem Bolzenelement 30 und dem Werkstück 10 zu einer ungleichmäßigen Aufschmelzung des Materials des Vorsprunges 41 geführt hat.
Demgegenüber ist in der Fig. 10 eine verringerte Schweißspritzerbildung 60, welche sich zu- dem auch im Wesentlichen gleichmäßig entlang des Bereiches der Schweißoberfläche 3a verteilt, bei einer Verwendung eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 gezeigt. Vorteilhaft konnte bei beispielsweise einem Lichtbogenbolzenschweißverfahren der Lichtbogen im Wesentlichen im Bereich des inneren Vorsprunges 4, welcher konzentrisch zum äußeren Vorsprung 5 und dem Bolzenelementkopf 3 angeordnet ist, gezündet werden und sich folg- lieh gleichmäßig entlang der Schweißoberfläche 3a des Bolzenelementkopfes 3 in Richtung des äußeren Vorsprunges 5 ausbreiten, um vorteilhaft eine gleichmäßige Materialaufschmelzung des äußeren Vorsprunges 5 während des Pressvorganges, bei welchem das
Bolzenelement 1 mit dem Werkstück 10 verbunden wird, zu gewährleisten. Zur Darstellung der verringerten Lunkerbildung bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 wird in der Fig. 1 1 und insbesondere in der Seitenansicht eines Längs Schliffes der Fig. 11 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Bolzenelement 30 gezeigt, welches mit einem Werkstück 10 verschweißt wurde. Wie deutlich in der Fig. 1 1 zu erkennen ist, hat sich zwischen dem Werkstück 10 und dem Bolzenelement 30 und insbeson- dere dem Vorsprung 41 des Bolzenelementes 30 bzw. des Bolzenelementkopfes 40 eine Materialschicht 50 mit einer Vielzahl von darin eingeschlossenen Lunkern 51 gebildet, welche insbesondere im Randbereich des Bolzenelementkopfes 40 und insbesondere an dessen Vorsprunges 41 eine Wulst bildet. Die Lunker 51 bzw. Hohlräume führen zu einer Durchbrechung der Materialschicht 50, durch welche wiederum die Festigkeit der Schweiß- Verbindung verringert werden kann , was nachteilig zu einem Ablösen des Bolzenelementes 30 von dem Werkstück 10 führt. Wie in der Fig. 12 gezeigt, weist die Schmelzschicht bzw. Materialschicht 50 bei einem Schweißverfahren unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Bolzenelementes 1 mit einem Werkstück 10 eine verringerte Lunkerbildung und folglich eine gering ere Anzahl von Lunkern 51 bzw. Hohlräumen in der Materialschicht 50 auf. Des Weiteren ist auch die Bil- dung einer Wulst, welche sich bis in den Zwischenbereich zwischen der Schweißoberfläche 3a und der Verbindungsoberfläche 10a des Werkstückes 10 erstreckt, verringert. Dadurch kann eine Erhöhung der Festigkeit und insbesondere der Schweißverbindung zwischen dem erfindungsgemäßen Bolzenelement 1 und dem Material 10 ermöglicht werden.
Bezugszeichenliste
1 Bolzenelement /Schweißbolzenelemen t
2 Bolzenelementkörper
2a Gewinde
3 Bolzenelementkopf
3a Schweißoberfläche
3b Anordnungsoberfläche
3c Randbereich
4 innerer Vorsprung
4a distales Ende
5 äußerer Vorsprung
5a erster äußerer Vorsprung
5b zweiter äußerer Vors rung
5c distales Ende
30 Bolzenelement - Stand der Technik
40 Bolzenelementkopf - Stand der Technik
40a Schweißoberfläche - Stand der Technik
40b Anordnungsoberfläche - Stand der Technik
42 Bolzenelementkörper - Stand der Technik
50 Materialschicht
51 Lunker
60 Schweißspritzer
Z zentrische Mittelachse /Mittelpunkt

Claims

Patentansprüche
1. Bolzenelement (1), insbesondere Schweißbolzenelement (1 ), welches geeignet ist unter Verwendung eines Schweißverfahrens mit einem Werkstück (10) verbunden zu werden, aufweisend
- einen Bolzeneiementkopf (3) mit einer Schweißoberfläche (3a) und einer zu der Schweißoberfläche (3a) abgewandten Anordnungsoberfläche (3b), und
- einem Bolzenelementkörper (2), welcher sich von der Anordnungsoberfläche (3b) des Bolzenelementkopfes (3) weg erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schweißoberfläche (3a) des Bolzenelementkopfes (3) wenigstens einen inneren Vorsprung (4) und wenigstens einen äußeren Vorsprung (5, 5a, 5b) aufweist, welche sich von der Schweißoberfläche (3a) weg erstrecken, wobei der äußere Vorsprung (5, 5a, 5b) umlaufend um den inneren Vorsprung (4) angeordnet ist.
2. Bolzenelement (1 ) gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der innere Vorsprung (4) konzentrisch zu dem äußeren Vorsprung (5, 5a, 5b) angeordnet ist.
3. Bolzenelement (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der innere Vorsprung (4) konzentrisch zu der Schweißoberfläche (3a) des
Bolzenelementkopfes (3) angeordnet ist.
4. Bolzenelement (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der innere Vorsprung (4) eine größere sich von der Schweißoberfläche (3a) des Bolzenelementkopfes (3) weg erstreckende Länge (L2) aufweist, als der äußere Vorsprung (5, 5a, 5b),
5. Bolzenelement (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der äußere Vorsprung (5, 5a, 5b) beabstandet zu einem Randbereich (3c) des Bolzenelementkopfes (3) an der Schweißoberfläche (3a) angeordnet ist.
6. Bolzenelement (1 ) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der innere Vorsprung (4) kegelförmig oder kegelstumpfförmig oder pyramidenförmig oder pyramidenstumpfförmig oder in einer vergleichbaren Form ausgestaltet ist.
7. Bolzenelement (1 ) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der äußere Vorsprung (5, 5a, 5b) einen trapezförmigen, dreieckförmigen, viereckför- migen, halbkreisförmigen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer vergleichbaren Form aufweist.
8. Bolzenelement (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der innere Vorsprung (4) und/oder der äußere Vorsprung (5, 5a, 5b) auf einer Erhebung angeordnet ist/sind, welche auf der Schweißoberfläche (3a) des
Bolzenelementkopfes (3) angeordnet ist.
9. Schweißverfahren, insbesondere Lichtbogenbolzenschweißverfah ren, zum Verbinden eines Bolzenelementes (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8 mit einem Werkstück (10), aufweisend die Schritte:
- Anordnen wenigstens des inneren Vorsprunges (4) an einer Verbindungsoberfläche (10a) des Werkstückes (10),
- Erzeugen eines geschlossenen Stromkreises zur Bildung eines Lichtbogens zwischen dem Bolzenelement (1) und dem Werkstück (10),
- Zünden des Lichtbogens, welcher sich in einem Bereich des inneren Vorsprungs (4) während einer Dauer einer Vorstromphase stabilisiert,
- Erhöhung des elektrischen Stromflusses im Stromkreis zur Initiierung einer Hauptstromphase, und
- Beaufschlagen des Bolzenelementes (1 ) mit einer Druckkraft zum zumindest abschnittsweisen Zusammenpressen der Schweißoberfläche (3a) des
Bolzenelementkopfes (3) des Bolzenelementes (1 ) mit der Verbindungsoberfläche (10a) des Werkstückes (10).
10. Schweißverfahren gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Lichtbogen bei einem Lösen des inneren Vorsprunges (4) des
Bolzenelementkopfes (3) des Bolzenelementes (1 ) von der Verbindungsoberfläche (10a) des Werkstückes (10) erzeugt wird.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105798417B (zh) * 2016-04-26 2018-10-26 深圳市华星光电技术有限公司 本压机刀具
DE102016212495A1 (de) * 2016-07-08 2018-01-11 Bolzenschweißtechnik Heinz Soyer GmbH Schweißverfahren nach dem Prinzip der Hubzündung unter Verwendung eines magnetisch bewegten Lichtbogens, sowie Schweißelement
ES2959244T3 (es) 2017-01-30 2024-02-22 Newfrey Llc Elemento de soldadura y procedimiento de soldadura para unir un elemento de soldadura con una pieza de trabajo

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1060822A2 (de) * 1999-06-16 2000-12-20 Udo Prof. Dr. Franz Verfahren zum Anschweissen von Schweisselementen an ein Werkstück
US6238121B1 (en) * 1997-06-10 2001-05-29 Emhart Inc. Process and fastening member for forming a friction-welded joint
US20050111932A1 (en) * 2003-11-26 2005-05-26 Bruce Albrecht Welding stud
DE102005061595A1 (de) * 2005-12-22 2007-06-28 Heinz Soyer Bolzenschweisstechnik Gmbh Verfahren zum Verschweißen eines eine kegelartige Stirnfläche aufweisenden Bolzens mit einem Träger
US20070251979A1 (en) * 2004-07-16 2007-11-01 Ejot Gmbh & Co. Kg Fastening Element for Friction-Welding to a Flat Component
JP2012215253A (ja) * 2011-04-01 2012-11-08 Ａｒｔ−Ｈｉｋａｒｉ株式会社 スタッド構造
WO2013064618A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-10 Newfrey Llc Fastener for welding having a shank and a flange with projections, joining method and joining connection using such fastener

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE832929C (de) * 1947-05-01 1952-03-03 Harold Martin Verfahren und Vorrichtung zur Lichtbogenanschweissung von Bolzen, Rohrstuecken o. dgl. an Platten, Grundkoerpern o. dgl.
DE1833700U (de) * 1960-03-04 1961-06-29 Thomas Fa Robert Bolzen und gegenstueck zum zusammenschweissen im elektrischen widerstandsschweissverfahren.
DE2532311A1 (de) * 1975-07-18 1977-02-10 Hilti Ag Schweissbolzen
DE3536084A1 (de) * 1985-10-09 1987-04-09 Trw Nelson Bolzenschweiss Tech T-bolzen zur anwendung beim bolzenschweissen
ATE419088T1 (de) * 1999-06-16 2009-01-15 Hbs Bolzenschweisssysteme Gmbh Schweisselement
DE202005017524U1 (de) * 2005-11-09 2005-12-29 Ejot Gmbh & Co. Kg Befestigungselement für eine Reibschweißverbindung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6238121B1 (en) * 1997-06-10 2001-05-29 Emhart Inc. Process and fastening member for forming a friction-welded joint
EP1060822A2 (de) * 1999-06-16 2000-12-20 Udo Prof. Dr. Franz Verfahren zum Anschweissen von Schweisselementen an ein Werkstück
US20050111932A1 (en) * 2003-11-26 2005-05-26 Bruce Albrecht Welding stud
US20070251979A1 (en) * 2004-07-16 2007-11-01 Ejot Gmbh & Co. Kg Fastening Element for Friction-Welding to a Flat Component
DE102005061595A1 (de) * 2005-12-22 2007-06-28 Heinz Soyer Bolzenschweisstechnik Gmbh Verfahren zum Verschweißen eines eine kegelartige Stirnfläche aufweisenden Bolzens mit einem Träger
JP2012215253A (ja) * 2011-04-01 2012-11-08 Ａｒｔ−Ｈｉｋａｒｉ株式会社 スタッド構造
WO2013064618A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-10 Newfrey Llc Fastener for welding having a shank and a flange with projections, joining method and joining connection using such fastener

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