WO2019154925A1 - Method and device for introducing a joint element - Google Patents

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WO2019154925A1
WO2019154925A1 PCT/EP2019/053032 EP2019053032W WO2019154925A1 WO 2019154925 A1 WO2019154925 A1 WO 2019154925A1 EP 2019053032 W EP2019053032 W EP 2019053032W WO 2019154925 A1 WO2019154925 A1 WO 2019154925A1
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WO
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joining element
heating
workpiece
joint
joining
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PCT/EP2019/053032
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Inventor
Vitalij JANZEN
Dominik FRÖHLICH
Original Assignee
Arnold Umformtechnik Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
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    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/04Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting

Definitions

  • German Offenlegungsschrift DE 10 2010 024 000 A1 discloses a method for setting non-cutting self-perforating connecting elements in one or more sheets.
  • the sheets are to be heated by electrical energy shortly before the start of the setting process, wherein the heating takes place via an induction coil, which is arranged in the vicinity of a location on the sheet or plates on which the connecting element is placed.
  • the method is suitable for introducing non-cutting self-perforating fasteners in high-strength steel sheets without pre-drilling.
  • joining elements made of steel are particularly suitable for being introduced into workpieces made of high-strength sheet steel.
  • a local heating of the workpiece made of high-strength steel sheet facilitates the penetration of the joining element into the workpiece, but by the bainitic structure or interstitial structure of the joining element this is at the same time so temperature stable that the joining element itself is not or only slightly deformed mechanically during insertion.
  • a joining element with bainite structure or interstage structure facilitates penetration into the workpiece.
  • the inventive method can be applied to unperforated or pre-punched workpieces.
  • connection of at least two workpieces is provided by introducing a flow-hole-forming joining element into the workpieces.
  • the local heating of the joint is effected by means of induction prior to placement of the joining element.
  • the local heating of the joint takes place prior to placement of the joining element by means of laser, ultrasound and / or resistive, ie by introducing an electrical current into the workpiece at the intended joint.
  • just a heating by means of laser has the advantage that on the one hand the workpiece does not have to be contacted and on the other hand, the introduction of the heat energy can be made obliquely to a joint axis.
  • the intended joint can be heated and the joining element can already be placed at a small distance immediately in front of the joint.
  • an induction coil, a heated component, an electrode or even a burner flame can be placed on the joint and before putting the joining element on the joint, the means for heating is moved away again.
  • the workpiece facing the joining element can be locally heated extremely limited, it has been found that a diameter of the heated area between 7 mm and 13 mm is completely sufficient for setting a joining element.
  • a wing element consists of a steel material with bainite structure.
  • the mechanical properties of the high-strength steel sheet are changed by the local heating only very local limited in the area of the intended joint.
  • a device for introducing a joining element into at least one workpiece with the method according to the invention, wherein the device has a device for introducing a joining element and a device for locally heating at least the workpiece facing the joining element at the intended joint.
  • means may be provided for actively and / or passively cooling the device, in particular the hold-down device of the device and other components of the joining system adjoining the heating zone.
  • the hold-down is provided for holding down or pressing together the two workpieces during the joining process.
  • the means for active and / or passive cooling may have cooling rib-like contours on the hold-down device and on other components of the joining system adjoining the heating zone, thereby causing passive cooling.
  • lines for coolant can also be led through the hold-down device and through further components of the joining system adjoining the heating zone in order to effect active cooling.
  • such lines for coolant can of course also be guided around the hold-down or around the hold-down device as well as further components adjoining the heating zone.
  • the combined use of cooling fins in conjunction with the targeted blowing with cooling air is possible.
  • the device for local heating has at least one induction coil, which is movable relative to the device for introducing the joining element.
  • the device for heating is movable perpendicular or obliquely to a joining direction of the joining element.
  • the device for heating is movable parallel to a joining direction of the joining element.
  • the device for heating has an induction coil which surrounds the joining element in an annular manner.
  • FIGS. 13 to 18 different joining elements for use with the invention
  • Fig. 20 shows schematically the introduction of a joining element in two unperforated workpieces to connect these two workpieces together.
  • a flow-hole-forming connecting element 10 as for example also shown in FIG. 16, is placed on the joint of two unperforated workpieces.
  • At least the workpiece 12 facing the joining element is locally heated at the joint.
  • At least one of the two workpieces 12, 14 to be joined consists of high-strength steel sheet with a tensile strength of more than 700 N / mm 2 , in particular more than 1200 N / mm 2 , and less than 2200 N / mm 2 .
  • the joining element 10 is made of steel and has a bainite structure or interstage structure.
  • the joining element 10 After placement on the intended joint, the joining element 10 is pressed in the axial direction of the workpiece 12 and simultaneously set in rotation.
  • the non-threaded tip of the threaded element 10 has a polygonal shape with rounded corners. Due to the axial pressure and the simultaneous rotation of the workpiece 12 and at the same time the underlying workpiece 14 in the region of the joint 16 is further heated, so that the rounded tip of the joining element 10 can penetrate into the workpieces 12, 14. This state is shown on the left in FIG. Simultaneously with the penetration of the threadless tip into the workpieces 12, 14, a draft is generated.
  • the Threaded portion of the joining element 10 As soon as the threaded portion of the joining element 10 penetrates into the workpiece 12, the axial pressure and optionally also the rotational speed of the joining element 10 is reduced. The Threaded portion of the joining element 10 now fear a thread in the previously generated passage of the workpieces 12, 14 a.
  • a first hold-down 22 is placed in Fig. 1 to the right of the joint 16 on the upper workpiece 12 and a second hold-down 24 is placed on the left of the joint 16 on the top of the workpiece 12.
  • the hold-downs 22, 24 the upper workpiece 12 is held and pressed against the lower workpiece 14, for example.
  • a support for the lower workpiece 14 is not shown in the schematic representation of FIG. 1 for the sake of clarity.
  • Both the first hold-down 22 and the second hold-down 24 have at their lower, placed on the workpiece 12 each end a coil 26 and 28, respectively.
  • the two induction coils 26, 28 are current-flowing in the state of FIG. 1 and thereby generate a magnetic field whose field lines are shown schematically in FIG. 1 and designated by the reference numeral 30.
  • the current flow through the induction coils 26, 28 is directed so that the field lines from the first coil 26 through the first workpiece 12 into the second Workpiece and then back into the first workpiece and the second induction coil 28 extend.
  • the joint 16 is heated as well.
  • the course of the magnetic field lines 30 is shown schematically only for clarity. It is crucial that the two workpieces 12, 14 are locally heated in the region of the joint 16 by means of the induction coils 26, 28.
  • the two down holders 22, 24 together form a ring which surrounds the joint 16. At the bottom of this ring then only a single induction coil would be arranged. The magnetic field lines, which are generated by this single induction coil, then run directly through the joint 16 and thus also heat the two workpieces 12, 14 in the region of the joint 16.
  • the joint 16 can be heated by means of a laser light beam 18, which impinges obliquely on the joint 16 in the illustrated embodiment.
  • the joining element 10 is not heated and can already be arranged just above the joint 16.
  • the two workpieces 12, 14 are heated in the region of the joint 16, which is indicated by the warning symbol 32.
  • the joint 16 is heated, wherein the heated area is indicated by lines 34, between which the workpieces 12, 14 are heated.
  • This area, which surrounds the joint 16, has a diameter which corresponds approximately to the distance of the two downholders 22, 24, and a heating of the workpieces 12, 14 in this area is carried out at a temperature between 200 ° C and 500 ° C. The heating takes place advantageously within only one second.
  • FIGS. 4 to 6 show steps of a method according to the invention according to a further embodiment of the invention.
  • a joining element 40 which is shown only schematically as a block, is to be introduced into a workpiece 42.
  • the joining element 40 may be formed, for example, as a punching nut or the like.
  • the joining element 40 is introduced by means of a setting device 44. In the state of FIG. 4, the joining element 40 is still located above the intended joint 46.
  • the setting device has an annular holding-down device 48 which surrounds the joining element 40 and, in the state of FIG. 4, is still located at a short distance from the workpiece 42 ,
  • the joining element 40 is made of steel and has a bainite structure or interstage structure.
  • a device 50 with an induction coil 52 is provided.
  • the device 50 is of annular design and the windings of the coil 52 are parallel to the annular device 50. If the induction coil 52 is traversed by current, a magnetic field 54 is formed, which passes through the workpiece 42 in the region of the joint 46 and thereby heated.
  • the magnetic field 54 is shown only schematically in FIG. 4. The magnetic field lines pass through the coil 52 and heat the workpiece 42 exactly in the region of the joint 46.
  • the device 50 has been moved away laterally from the joint 46 and the joining element 40 is now placed with its underside on top of the workpiece 42.
  • a heated region 56 has now formed, which is only slightly larger than the joining element or the joining element 40.
  • the hold-down 48 has been lowered onto the upper side of the workpiece 42.
  • the joining element 40 can now be set.
  • FIG. 6 shows the state after the setting of the connecting element 40. It can be seen that the joining element 40 now penetrates the workpiece 42 and is now anchored in the workpiece 42 in a manner not shown.
  • a slug 58 has formed, which is now discharged downward.
  • the hold-down 48 is still sitting on the surface of the workpiece 42 and the setting device 44 is still connected to the joining element 40 in connection.
  • the heating device 50 is arranged unchanged at the side of the joint and also at the side of the hold-down 48.
  • the heating of the workpiece 42 in the region 56 to a temperature between 200 ° and 500 ° is sufficient to be able to easily insert the joining element 40 into the workpiece 42 made of high-strength sheet steel.
  • FIGS. 7 to 9 show steps of a method according to the invention according to a further embodiment of the invention.
  • two unperforated workpieces 12, 14 made of high-strength sheet steel are connected to one another by means of a joining element 10, see FIG. 8.
  • the workpieces 12, 14 are pressed against each other by means of a hold-down 60 and the joining element 10 is to be used by means of a screwdriver 62.
  • the screwdriver 62 has a joining bit 64 which is adapted to the drive configuration of the joining element 10.
  • the screwdriver 62 has a through hole which also extends through the joining bit 64 and in which a rod-shaped element 66 is slidably disposed in and opposite to the joining direction.
  • the rod-shaped element 66 can be heated at its lower end.
  • the rod-shaped element 66 is placed with its lower end on the intended joint 66.
  • the rod-shaped element 68 is heated shortly before or immediately after fitting at its lower end and thus heats the two workpieces 12, 14 in the region of the intended joint 66. This is indicated by circular-segment-shaped lines 70, which in the workpieces 12, 14 symbolize penetrating heat energy.
  • the joint 66 can be heated in a locally extremely limited area. As has been stated, this localized area around the intended joint 66 has a diameter of only 7 mm to 13 mm and is heated to a temperature between 200 ° C and 500 ° C within about 1 s.
  • the rod-shaped element 68 may, for example, also be formed as an electrode, in order to effect a flow of current through the joint 66 and thereby a heating of the joint 66.
  • the rod-shaped element can also be designed as an ultrasonic vibrator or rod-shaped inductor to heat the joint 66. After heating the area surrounding the joint 66, the rod-shaped element 68 is retracted again and then, as shown in FIG. 8, the joining element 10 is inserted into the joining bit 64 of the screwdriver 62. The rod-shaped element 68 has been withdrawn so far that the joining element 10 can be inserted into the joining bit 64.
  • the tip of the joining element 10 has already been placed on the joint 66 and can then be introduced into the two workpieces 12, 14 by means of the screwdriver 62 and as explained in connection with FIG.
  • the hold-down 60 remains unchanged in the position in which he presses the two workpieces 12, 14 against each other.
  • FIGS. 10 to 12 show several steps of a method according to the invention according to a further embodiment.
  • a device for heating 70 radially surrounds the setting device 44 and is arranged between the setting device 44 and a hold-down 48.
  • the heating device 70 may include, for example, induction coils to locally heat the workpiece 42.
  • the Device 70 can be displaced relative to the setting device 44 in and against the joining direction.
  • the hold-down 48 surrounds the setting device 44 and the device 70 in the radial direction.
  • the workpiece 42 rests on a base 72.
  • the base 72 may be an anvil, a die, or a support structure for the joining operation.
  • the holding-down device 48, the setting device 44 and also the device 70 for heating can be provided with means not shown in FIG.
  • the means 70 for heating has been lowered so far that it contacts the top of the workpiece 42, if required by the type of heating or the heating mechanism.
  • Induction coils in the device 70 are now energized, so that the workpiece 42 is heated by a magnetic field 74.
  • the joining element 40 has now been introduced into the setting device 44, and the joining element 40 rests with its underside on the upper side of the workpiece 42. An area 76 of the workpiece 42 was heated.
  • the joining element 40 can now be set.
  • the set state of the joining element 40 is shown in FIG. 12.
  • a slug 78 can form, which is discharged downwards.
  • the setting device 44 can be displaced relative to the device 70 in and against the joining direction. This makes it possible first to heat the workpiece 42 locally and then to move the setting device 44 inside the device 70 for heating to set the joining element 40 downwards, in the direction of the workpiece 42.
  • FIGS. 13 to 18 show various joining elements which can be set with the method according to the invention and the device according to the invention or introduced into workpieces made of high-strength sheet steel.
  • Fig. 13 shows a Einpresschraube 80.
  • Fig. 14 shows a threaded bolt 82 which is introduced with a punching section 84 in a workpiece on high-strength steel sheet.
  • Fig. 15 shows a punch nut 86.
  • FIG. 16 shows the already described flow-hole-forming joining element 10.
  • FIG. 17 shows a punch rivet as a semi-hollow punch rivet 88.
  • FIG. 18 shows a further punch rivet as a solid punch rivet 90.
  • FIG. 19 shows a microsection of a joining element with bainite structure or interstage structure.

Abstract

The invention relates to a method for introducing a joint element into at least one workpiece made of a high-strength steel sheet with a tensile strength of more than 700 N/mm2, in particular more than 1,200 N/mm and less than 2,200 N/mm2, wherein at least the workpiece, which faces the joint element prior to introducing the joint element, is locally heated prior to placing the joint element at the provided joining location, wherein the joint element consists of a material with a bainite microstructure.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen eines Füqeelements  Method and device for introducing a joining element
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Fügeelements in wenigstens ein Werkstück aus hochfestem Stahlblech, wobei das Stahlblech eine Zugfestigkeit von mehr als 700 N/mm2, insbesondere mehr als 1 .200 N/mm2, und weniger als 2.200 N/mm2 aufweist, wobei wenigstens das vor dem Einbringen dem Fügeelement zugewandte Werkstück vor dem Aufsetzen des Fügeelements an der vorgesehenen Fügestelle lokal erwärmt wird. The invention relates to a method for introducing a joining element into at least one workpiece made of high-strength sheet steel, wherein the steel sheet has a tensile strength of more than 700 N / mm 2 , in particular more than 1 .200 N / mm 2 , and less than 2,200 N / mm 2 wherein at least the workpiece facing the joining element prior to insertion is locally heated prior to placement of the joining element at the intended joint.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 024 000 A1 ist ein Verfahren zum Setzen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen in ein oder mehrere Bleche bekannt. Die Bleche sollen kurz vor Beginn des Setzvorgangs durch elektrische Energie erhitzt werden, wobei die Erhitzung über eine Induktionsspule erfolgt, die in der Nähe einer Stelle auf dem oder den Blechen angeordnet wird, an der das Verbindungselement gesetzt wird. Das Verfahren ist zum Einbringen von spanlos selbstlochformenden Verbindungselementen in hochfeste Stahlbleche ohne Vorbohren geeignet. German Offenlegungsschrift DE 10 2010 024 000 A1 discloses a method for setting non-cutting self-perforating connecting elements in one or more sheets. The sheets are to be heated by electrical energy shortly before the start of the setting process, wherein the heating takes place via an induction coil, which is arranged in the vicinity of a location on the sheet or plates on which the connecting element is placed. The method is suitable for introducing non-cutting self-perforating fasteners in high-strength steel sheets without pre-drilling.
Aus der deutschen Patentschrift DE 196 30 488 C2 ist ein Verfahren zum Fügen zweier überlappt angeordneter Fügeteile bekannt, bei dem vor dem Fügen, beispielsweise durch Clinchen, die Fügeteile berührungslos mittels Induktionsschleifen erwärmt werden. Es ist auch vorgesehen, Niederhalter als Heizplatte auszubilden und die Wärme beim Aufsetzen auf die Fügeteile zu übertragen. From the German patent DE 196 30 488 C2, a method for joining two overlapping arranged joining parts is known in which prior to joining, for example by clinching, the joining parts are heated contactlessly by means of induction loops. It is also intended to form hold-down as a heating plate and to transfer the heat when placed on the parts to be joined.
Mit der Erfindung sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen eines Fügeelements verbessert werden. With the invention, a method and a device for introducing a joining element to be improved.
Erfindungsgemäß ist hierzu ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8 vorgesehen. According to the invention, a method with the features of claim 1 and a device with the features of claim 8 are provided for this purpose.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einbringen eines Fügeelements in wenigstens ein Werkstück aus hochfestem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit von mehr als 700 N/mm2, insbesondere mehr als 1 .200 N/mm2, und weniger als 2.200 N/mm2 ist vorgesehen, dass das vor dem Einbringen dem Fügeelement zugewandte Werkstück vor dem Aufsetzen des Fügeelements an der vorgesehenen Fügestelle lokal erwärmt wird und dass das Fügeelement aus einem Material mit Bainitgefüge besteht. Bainitgefüge wird auch als Zwischenstufengefüge bezeichnet und verleiht dem Fügeelement neben einer hohen Festigkeit auch sehr gute Zähigkeitseigenschaften. Durch ein Bainitgefüge oder auch Zwischenstufengefüge sind Fügeelemente aus Stahl überraschenderweise in besonderer Weise geeignet, um in Werkstücke aus hochfestem Stahlblech eingebracht zu werden. Eine lokale Erwärmung des Werkstücks aus hochfestem Stahlblech erleichtert dabei das Eindringen des Fügeelements in das Werkstück, durch das Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge des Fügeelements ist dieses aber gleichzeitig so temperaturstabil, dass das Fügeelement selbst nicht oder nur unwesentlich mechanisch während des Einbringens deformiert wird. Auch dann, wenn die mechanischen Eigenschaften des hochfesten Stahlblechs über die räumliche Ausdehnung der vorgesehenen Fügestelle infolge der lokalen Erwärmung schwanken, erleichtert ein Fügeelement mit Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge das Eindringen in das Werkstück. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei auf ungelochte oder auch vorgelochte Werkstücke angewendet werden. In the method according to the invention for introducing a joining element into at least one workpiece made of high-strength steel sheet having a tensile strength of more than 700 N / mm 2 , in particular more than 1 .200 N / mm 2 , and less than 2,200 N / mm 2, it is provided that the workpiece facing the joining element prior to introduction is locally heated prior to fitting of the joining element at the intended joint and that the joining element consists of a material with bainite structure. Bainite structure is also referred to as Zwischenstufengefüge and gives the joining element in addition to a high strength and very good toughness properties. By a Bainitgefüge or Zwischenstufengefüge are Surprisingly, joining elements made of steel are particularly suitable for being introduced into workpieces made of high-strength sheet steel. A local heating of the workpiece made of high-strength steel sheet facilitates the penetration of the joining element into the workpiece, but by the bainitic structure or interstitial structure of the joining element this is at the same time so temperature stable that the joining element itself is not or only slightly deformed mechanically during insertion. Even if the mechanical properties of the high-strength steel sheet fluctuate over the spatial extent of the intended joint as a result of local heating, a joining element with bainite structure or interstage structure facilitates penetration into the workpiece. The inventive method can be applied to unperforated or pre-punched workpieces.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken durch Einbringen eines fließlochformenden Fügeelements in die Werkstücke vorgesehen. In a development of the invention, the connection of at least two workpieces is provided by introducing a flow-hole-forming joining element into the workpieces.
Beispielsweise lassen sich im Karosseriebau in sehr einfacher und schneller Weise zwei Werkstücke mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zuverlässig miteinander verbinden. For example, in the body shop, two workpieces can be reliably connected to one another by means of the method according to the invention in a very simple and fast manner.
In Weiterbildung der Erfindung wird das lokale Erwärmen der Fügestelle vor dem Aufsetzen des Fügeelements mittels Induktion bewirkt. In a further development of the invention, the local heating of the joint is effected by means of induction prior to placement of the joining element.
Mittels Induktion kann eine sehr schnelle Erwärmung des Werkstücks in einem lokal begrenzten Bereich erfolgen. In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das lokale Erwärmen der Fügestelle vor dem Aufsetzen des Fügeelements mittels Laser, Ultraschall und/oder resistiv, also mittels Einleiten eines elektrischen Stroms in das Werkstück an der vorgesehenen Fügestelle. By means of induction, a very rapid heating of the workpiece can take place in a locally limited area. In a further development of the invention, the local heating of the joint takes place prior to placement of the joining element by means of laser, ultrasound and / or resistive, ie by introducing an electrical current into the workpiece at the intended joint.
Gerade eine Erwärmung mittels Laser hat den Vorteil, dass zum einen das Werkstück nicht kontaktiert werden muss und zum anderen das Einbringen der Wärmeenergie schräg zu einer Fügeachse erfolgen kann. Beispielsweise kann mittels eines schräg auftreffenden Laserlichtstrahls die vorgesehene Fügestelle erwärmt werden und das Fügeelement kann bereits in geringem Abstand unmittelbar vor der Fügestelle platziert werden. Just a heating by means of laser has the advantage that on the one hand the workpiece does not have to be contacted and on the other hand, the introduction of the heat energy can be made obliquely to a joint axis. For example, by means of an obliquely incident laser light beam, the intended joint can be heated and the joining element can already be placed at a small distance immediately in front of the joint.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Aufsetzen einer Einrichtung zum Erwärmen der Fügestelle auf das dem Fügeelement zugewandte Werkstück und das Wegbewegen der Einrichtung zum Erwärmen von der Fügestelle vor dem Einbringen des Fügeelements vorgesehen. In a further development of the invention, the placement of a device for heating the joint to the joining element facing the workpiece and the moving away of the Means provided for heating of the joint before the introduction of the joining element.
Beispielsweise kann eine Induktionsspule, ein erhitztes Bauteil, eine Elektrode oder auch eine Brennerflamme auf die Fügestelle gesetzt werden und vor dem Aufsetzen des Fügeelements auf die Fügestelle wird die Einrichtung zum Erwärmen wieder wegbewegt. For example, an induction coil, a heated component, an electrode or even a burner flame can be placed on the joint and before putting the joining element on the joint, the means for heating is moved away again.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Erwärmen des dem Fügeelement zugewandtenIn a further development of the invention, the heating of the joining element facing
Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle innerhalb einer kreisförmigen Fläche mit einem Durchmesser zwischen 7 mm und 13 mm vorgesehen. Workpiece provided at the intended joint within a circular area with a diameter between 7 mm and 13 mm.
Auf diese Weise kann das dem Fügeelement zugewandte Werkstück lokal äußerst begrenzt erwärmt werden, wobei sich herausgestellt hat, dass ein Durchmesser des erwärmten Bereichs zwischen 7 mm und 13 mm völlig zum Setzen eines Fügeelements genügt. Dies ist nur deshalb möglich, da ein Flügelelement aus einem Stahlmaterial mit Bainitgefüge besteht. Die mechanischen Eigenschaften des hochfesten Stahlblechs werden durch die lokale Erwärmung lediglich sehr lokal begrenzt im Bereich der vorgesehenen Fügestelle verändert. In this way, the workpiece facing the joining element can be locally heated extremely limited, it has been found that a diameter of the heated area between 7 mm and 13 mm is completely sufficient for setting a joining element. This is only possible because a wing element consists of a steel material with bainite structure. The mechanical properties of the high-strength steel sheet are changed by the local heating only very local limited in the area of the intended joint.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Erwärmen des dem Fügeelement zugewandtenIn a further development of the invention, the heating of the joining element facing
Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle innerhalb von maximal 5 Sekunden auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 1000 °C vorgesehen. Workpiece at the intended joint within a maximum of 5 seconds to a temperature between 200 ° C and 1000 ° C provided.
Durch eine solche schnelle Erwärmung kann verhindert werden, dass sich das Werkstück großflächig erwärmt. Vorgesehen werden kann beispielweise eine Erwärmung innerhalb von fünf Sekunden, insbesondere innerhalb von zwei Sekunden, insbesondere innerhalb von einer Sekunde auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 1000 °C, insbesondere zwischen 200 °C und 500 °C. Die Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 1000 °C genügt dabei ohne weiteres, um ein Fügeelement mit Bainitgefüge einzusetzen. By such a rapid heating can be prevented that the workpiece is heated over a large area. For example, heating within five seconds, in particular within two seconds, in particular within one second to a temperature between 200 ° C. and 1000 ° C., in particular between 200 ° C. and 500 ° C., can be provided. The heating to a temperature between 200 ° C and 1000 ° C readily enough to use a joining element with bainite.
In Weiterbildung der Erfindung sind eine berührungslose Temperaturmessung der vorgesehenen Fügestelle während des Erwärmens und das Erzeugen eines Startsignals für das Einbringen des Fügeelements nach dem Erreichen der vordefinierten Temperatur vorgesehen. In a further development of the invention, a non-contact temperature measurement of the intended joint during heating and the generation of a start signal for the introduction of the joining element after reaching the predefined temperature are provided.
Auf diese Weise wird eine hohe Prozesssicherheit erreicht, da das Fügeelement erst dann eingebracht wird, wenn die Fügestelle die vorgesehene Temperatur erreicht hat. Wenn die vorgesehene und vordefinierte Temperatur noch nicht erreicht ist, wird im Rahmen der Temperaturüberwachung ein weiteres Erwärmen oder automatisches Nachheizen an der Fügestelle veranlasst, so dass die vordefinierte Temperatur erreicht wird. Das wird auch als Nachregeln bezeichnet. In this way, a high process reliability is achieved because the joining element is introduced only when the joint has reached the intended temperature. If the intended and predefined temperature has not yet been reached, further heating or automatic reheating is carried out as part of the temperature monitoring Joint causes so that the predefined temperature is reached. This is also called readjustment.
Erfindungsgemäß ist auch eine Vorrichtung zum Einbringen eines Fügeelements in wenigstens ein Werkstück mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Einbringen eines Fügeelements und eine Einrichtung zum lokalen Erwärmen wenigstens des vor dem Einbringen dem Fügeelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle aufweist. According to the invention, a device is also provided for introducing a joining element into at least one workpiece with the method according to the invention, wherein the device has a device for introducing a joining element and a device for locally heating at least the workpiece facing the joining element at the intended joint.
Zusätzlich zu der Einrichtung zum lokalen Erwärmen können Mittel zum aktiven und/oder passiven Kühlen der Vorrichtung, insbesondere des Niederhalters der Vorrichtung und weiterer an die Erwärmungszone angrenzender Bauteile des Fügesystems, vorgesehen sein. Der Niederhalter ist zum Niederhalten bzw. Aufeinanderpressen der beiden Werkstücke während des Fügevorgangs vorgesehen. Die Mittel zur aktiven und/oder passiven Kühlung können kühlrippenartige Konturen an dem Niederhalter und an weiteren, an die Erwärmungszone angrenzenden Bauteilen des Fügesystems aufweisen und dadurch eine passive Kühlung bewirken. Alternativ oder zusätzlich können auch Leitungen für Kühlmittel durch den Niederhalter und durch weitere an die Erwärmungszone angrenzende Bauteile des Fügesystems geführt werden, um eine aktive Kühlung zu bewirken. Solche Leitungen für Kühlmittel können im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch an dem Niederhalter anliegend oder um den Niederhalter sowie weitere an die Erwärmungszone angrenzende Bauteile herumgeführt werden. Beispielsweise ist auch der kombinierte Einsatz von Kühlrippen in Verbindung mit dem gezielten Anblasen mit Kühlluft möglich. Mittels einer aktiven und/oder passiven Kühlung kann zum einen die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert werden und zum anderen kann die Vorrichtung auch im Dauerlauf bzw. Dauereinsatz betrieben werden. In addition to the device for local heating, means may be provided for actively and / or passively cooling the device, in particular the hold-down device of the device and other components of the joining system adjoining the heating zone. The hold-down is provided for holding down or pressing together the two workpieces during the joining process. The means for active and / or passive cooling may have cooling rib-like contours on the hold-down device and on other components of the joining system adjoining the heating zone, thereby causing passive cooling. Alternatively or additionally, lines for coolant can also be led through the hold-down device and through further components of the joining system adjoining the heating zone in order to effect active cooling. In the context of the invention, such lines for coolant can of course also be guided around the hold-down or around the hold-down device as well as further components adjoining the heating zone. For example, the combined use of cooling fins in conjunction with the targeted blowing with cooling air is possible. By means of active and / or passive cooling, on the one hand, the life of the device can be extended and, on the other hand, the device can also be operated in continuous operation or continuous use.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung zum lokalen Erwärmen wenigstens eine Induktionsspule auf, die relativ zu der Einrichtung zum Einbringen des Fügeelements bewegbar ist. In a development of the invention, the device for local heating has at least one induction coil, which is movable relative to the device for introducing the joining element.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung zum Erwärmen senkrecht oder schräg zu einer Fügerichtung des Fügeelements bewegbar. In a further development of the invention, the device for heating is movable perpendicular or obliquely to a joining direction of the joining element.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung zum Erwärmen parallel zu einer Fügerichtung des Fügeelements bewegbar. ln Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung zum Erwärmen eine Induktionsspule auf, die das Fügeelement ringförmig umgibt. In a development of the invention, the device for heating is movable parallel to a joining direction of the joining element. In a development of the invention, the device for heating has an induction coil which surrounds the joining element in an annular manner.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung zum Erwärmen ein stabartiges Element, insbesondere eine Induktionsspule oder eine Elektrode, auf, die in und entgegen der Fügerichtung durch eine Halterung für das Fügeelement in der Einrichtung zum Einbringen des Fügeelements hindurchbewegbar ist. In a development of the invention, the device for heating has a rod-like element, in particular an induction coil or an electrode, which can be moved through in and against the joining direction by a holder for the joining element in the device for introducing the joining element.
In Weiterbildung der Erfindung wird das stabartige Element durch eine Bohrung in einer Drehantriebs- und Haltemechanismusausbildung für das Fügeelement der Einrichtung zum Setzen hindurchbewegt, mit anderen Worten wird das stangenartige Element durch eine Bohrung im Fügebit der Einrichtung zum Einbringen des Fügelements hindurchbewegt. In a further development of the invention, the rod-like element is moved through a hole in a Drehantriebs- and holding mechanism training for the joining element of the device for setting, in other words, the rod-like element is moved through a hole in the joint with the device for introducing the Fügelements.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Einrichtung zum Erwärmen eine Laserlichtquelle oder eine Ultraschallquelle auf. In a development of the invention, the device for heating has a laser light source or an ultrasound source.
Mittels Laser und Ultraschall ist eine berührungslose Erwärmung möglich, wobei gerade im Falle eines Lasers die Einrichtung zum Erwärmen vergleichsweise weit von der Fügestelle entfernt sein kann. Laserstrahlen können beispielsweise auch schräg auf die Fügestelle gerichtet werden, so dass also das Fügeelement bereits in der Fügeachse und kurz oberhalb der Fügestelle angeordnet werden kann. Dadurch können sehr kurze Taktzeiten beim Einbringen von Fügeelementen erzielt werden. Non-contact heating is possible by means of laser and ultrasound, it being possible, especially in the case of a laser, for the device for heating to be relatively far away from the joint. For example, laser beams can also be directed obliquely onto the joint, so that the joining element can already be arranged in the joining axis and just above the joint. As a result, very short cycle times can be achieved when introducing joining elements.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Dies gilt auch für die Kombination von Einzelmerkmalen mit anderen Einzelmerkmalen ohne die weiteren Merkmale, mit denen die Einzelmerkmale im Zusammenhang beschrieben sind. In den Zeichnungen zeigen: Further features and advantages of the invention will become apparent from the claims and the following description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the drawings. Individual features of the different, illustrated and described embodiments can be combined with one another in an arbitrary manner without exceeding the scope of the invention. This also applies to the combination of individual features with other individual features without the other features with which the individual features are described in context. In the drawings show:
Fig. 1 bis 3 jeweils einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbringen eines Fügeelements in ein Werkstücks in schematischer Darstellung, 1 to 3 each individual steps of the method according to the invention for introducing a joining element into a workpiece in a schematic representation,
Fig. 4 bis 6 jeweils einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform zum Einbringen eines Fügeelements in ein Werkstück in schematischer Darstellung, Fig. 7 bis 9 jeweils einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform zum Einbringen eines Fügeelements in ein Werkstück in schematischer Darstellung, 4 to 6 each individual steps of the method according to the invention according to a further embodiment for introducing a joining element into a workpiece in a schematic representation, 7 to 9 each individual steps of the method according to the invention according to a further embodiment for introducing a joining element into a workpiece in a schematic representation,
Fig. 10 bis 12 jeweils einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbringen eines Fügeelements in ein Werkstück gemäß einer weiteren Ausführungsform in schematischer Darstellung, 10 to 12 each individual steps of the method according to the invention for introducing a joining element into a workpiece according to a further embodiment in a schematic representation,
Fig. 13 bis 18 unterschiedliche Fügeelemente zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen FIGS. 13 to 18 different joining elements for use with the invention
Verfahren,  Method,
Fig. 19 eine beispielhafte Darstellung eines Bainitgefüges und 19 is an exemplary illustration of a bainite structure and
Fig. 20 eine schematische Darstellung der Schritte beim Einbringen eines fließlochformenden Fügeelements zum Verbinden zweier Werkstücke. Fig. 20 is a schematic representation of the steps in the introduction of a flow-hole-forming joining element for connecting two workpieces.
Fig. 20 zeigt schematisch das Einbringen eines Fügeelements in zwei ungelochte Werkstücke, um diese beiden Werkstücke miteinander zu verbinden. Dabei wird ein fließlochformendes Verbindungselement 10, wie es beispielsweise auch in Fig. 16 dargestellt ist, auf die Fügestelle zweier ungelochter Werkstücke aufgesetzt. Vor dem Aufsetzen des Fügeelements wird zumindest das dem Fügeelement zugewandte Werkstück 12 an der Fügestelle lokal erwärmt. Wenigstens eines der beiden zu verbindenden Werkstücke 12, 14 besteht aus hochfestem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit von mehr als 700 N/mm2, insbesondere mehr als 1.200 N/mm2, und weniger als 2.200 N/mm2. Das Fügeelement 10 besteht aus Stahl und weist ein Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge auf. Fig. 20 shows schematically the introduction of a joining element in two unperforated workpieces to connect these two workpieces together. In this case, a flow-hole-forming connecting element 10, as for example also shown in FIG. 16, is placed on the joint of two unperforated workpieces. Before placing the joining element, at least the workpiece 12 facing the joining element is locally heated at the joint. At least one of the two workpieces 12, 14 to be joined consists of high-strength steel sheet with a tensile strength of more than 700 N / mm 2 , in particular more than 1200 N / mm 2 , and less than 2200 N / mm 2 . The joining element 10 is made of steel and has a bainite structure or interstage structure.
Nach dem Aufsetzen auf die vorgesehene Fügestelle wird das Fügeelement 10 in axialer Richtung auf das Werkstück 12 gedrückt und gleichzeitig in Rotation versetzt. Die gewindelose Spitze des Gewindeelements 10 weist eine polygonale Form mit abgerundeten Ecken auf. Durch den axialen Druck und die gleichzeitige Drehung wird das Werkstück 12 und gleichzeitig auch das darunterliegende Werkstück 14 im Bereich der Fügestelle 16 noch weiter erwärmt, so dass die abgerundete Spitze des Fügeelements 10 in die Werkstücke 12, 14 eindringen kann. Dieser Zustand ist in Fig. 20 links dargestellt. Gleichzeitig mit dem Eindringen der gewindelosen Spitze in die Werkstücke 12, 14 wird ein Durchzug erzeugt. After placement on the intended joint, the joining element 10 is pressed in the axial direction of the workpiece 12 and simultaneously set in rotation. The non-threaded tip of the threaded element 10 has a polygonal shape with rounded corners. Due to the axial pressure and the simultaneous rotation of the workpiece 12 and at the same time the underlying workpiece 14 in the region of the joint 16 is further heated, so that the rounded tip of the joining element 10 can penetrate into the workpieces 12, 14. This state is shown on the left in FIG. Simultaneously with the penetration of the threadless tip into the workpieces 12, 14, a draft is generated.
Sobald der Gewindeabschnitt des Fügeelements 10 in das Werkstück 12 eindringt, wird der axiale Druck und gegebenenfalls auch die Drehzahl des Fügeelements 10 verringert. Der Gewindeabschnitt des Fügeelements 10 furcht nun ein Gewinde in den zuvor erzeugten Durchzug der Werkstücke 12, 14 ein. As soon as the threaded portion of the joining element 10 penetrates into the workpiece 12, the axial pressure and optionally also the rotational speed of the joining element 10 is reduced. The Threaded portion of the joining element 10 now fear a thread in the previously generated passage of the workpieces 12, 14 a.
Dieser Zustand ist in Fig. 20 als zweiter von links dargestellt. Der Gewindeabschnitt furcht nun, wie beschrieben wurde, ein Gewinde in den Durchzug ein und in der Folge kann das Fügeelement 10 in den gebildeten Durchzug eingeschraubt werden und durchsetzt infolgedessen dann beide Werkstücke 12, 14. Dieser Schritt ist in Fig. 20 als dritter von links dargestellt. This state is shown in Fig. 20 as the second from the left. The threaded portion now feared, as described, a thread in the passage and as a result, the joining element 10 can be screwed into the passage formed and consequently passes through both workpieces 12, 14. This step is in Fig. 20 as the third from the left shown.
Das Einschrauben des Fügeelements wird so lange fortgesetzt, bis die Unterseite des Kopfs des Fügeelements 10 auf der Oberseite des oberen Werkstücks 12 aufliegt. Sobald die Unterseite des Kopfs des Fügeelements 10 auf die Oberseite des oberen Werkstücks 12 aufsetzt, wird das Fügeelement 10 noch um einen gewissen Drehwinkel weitergedreht, um das Fügeelement 10 in der gebildeten Gewindebohrung anzuziehen und die beiden Werkstücke 12, 14 zuverlässig aneinander zu sichern. Dieser Schritt ist in Fig. 20 als vierter von links dargestellt. The screwing of the joining element is continued until the underside of the head of the joining element 10 rests on the upper side of the upper workpiece 12. As soon as the underside of the head of the joining element 10 touches the upper side of the upper workpiece 12, the joining element 10 is further rotated by a certain angle of rotation to attract the joining element 10 in the threaded hole formed and reliably secure the two workpieces 12, 14 together. This step is shown in Fig. 20 as fourth from the left.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene Verfahrensschritte beim Einbringen des Fügeelements 10 in die aufeinanderliegenden Werkstücke 12, 14. Im Zustand der Fig. 1 ist das Fügeelement 10 an der Unterseite einer Schraubeinrichtung 20 angeordnet. Mit der schematisch dargestellten Schraubeinrichtung 20 kann das Fügeelement 10 auf die Fügestelle 16 aufgesetzt und in Drehung versetzt werden. Im Zustand der Fig. 1 ist die Spitze des Fügeelements 10 noch von der Fügestelle 16 beabstandet. 1 to 3 show different process steps during the introduction of the joining element 10 in the superposed workpieces 12, 14. In the state of FIG. 1, the joining element 10 is arranged on the underside of a screw 20. With the screw 20 shown schematically, the joining element 10 can be placed on the joint 16 and rotated. In the state of FIG. 1, the tip of the joining element 10 is still spaced from the joint 16.
Ein erster Niederhalter 22 ist in Fig. 1 rechts von der Fügestelle 16 auf das obere Werkstück 12 aufgesetzt und ein zweiter Niederhalter 24 ist links von der Fügestelle 16 auf die Oberseite des Werkstücks 12 aufgesetzt. Mit den Niederhaltern 22, 24 wird das obere Werkstück 12 festgehalten und beispielsweise gegen das untere Werkstück 14 gedrückt. Eine Auflage für das untere Werkstück 14 ist in der schematischen Darstellung der Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. A first hold-down 22 is placed in Fig. 1 to the right of the joint 16 on the upper workpiece 12 and a second hold-down 24 is placed on the left of the joint 16 on the top of the workpiece 12. With the hold-downs 22, 24, the upper workpiece 12 is held and pressed against the lower workpiece 14, for example. A support for the lower workpiece 14 is not shown in the schematic representation of FIG. 1 for the sake of clarity.
Sowohl der erste Niederhalter 22 als auch der zweite Niederhalter 24 weisen an ihrem unteren, auf das Werkstück 12 aufgesetzten Ende jeweils eine Spule 26 bzw. 28 auf. Die beiden Induktionsspulen 26, 28 sind im Zustand der Fig. 1 stromdurchflossen und erzeugen dadurch ein Magnetfeld, dessen Feldlinien in Fig. 1 schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet sind. Der Stromfluss durch die Induktionsspulen 26, 28 ist so gerichtet, dass sich die Feldlinien von der ersten Spule 26 durch das erste Werkstück 12 hindurch in das zweite Werkstück und dann wieder zurück in das erste Werkstück und zur zweiten Induktionsspule 28 erstrecken. Durch die Induktion wird infolgedessen auch die Fügestelle 16 erwärmt. Der Verlauf der magnetischen Feldlinien 30 ist lediglich zur Verdeutlichung schematisch eingezeichnet. Entscheidend ist, dass mittels der Induktionsspulen 26, 28 die beiden Werkstücke 12, 14 lokal im Bereich der Fügestelle 16 erwärmt werden. Both the first hold-down 22 and the second hold-down 24 have at their lower, placed on the workpiece 12 each end a coil 26 and 28, respectively. The two induction coils 26, 28 are current-flowing in the state of FIG. 1 and thereby generate a magnetic field whose field lines are shown schematically in FIG. 1 and designated by the reference numeral 30. The current flow through the induction coils 26, 28 is directed so that the field lines from the first coil 26 through the first workpiece 12 into the second Workpiece and then back into the first workpiece and the second induction coil 28 extend. As a result of the induction, the joint 16 is heated as well. The course of the magnetic field lines 30 is shown schematically only for clarity. It is crucial that the two workpieces 12, 14 are locally heated in the region of the joint 16 by means of the induction coils 26, 28.
Alternativ können die beiden Niederhalter 22, 24 auch gemeinsam einen Ring bilden, der die Fügestelle 16 umgibt. An der Unterseite dieses Rings wäre dann lediglich eine einzige Induktionsspule angeordnet. Die magnetischen Feldlinien, die durch diese einzige Induktionsspule erzeugt werden, laufen dann direkt durch die Fügestelle 16 und erwärmen somit ebenfalls die beiden Werkstücke 12, 14 im Bereich der Fügestelle 16. Alternatively, the two down holders 22, 24 together form a ring which surrounds the joint 16. At the bottom of this ring then only a single induction coil would be arranged. The magnetic field lines, which are generated by this single induction coil, then run directly through the joint 16 and thus also heat the two workpieces 12, 14 in the region of the joint 16.
Gemäß einer weiteren Alternative kann die Fügestelle 16 mittels eines Laserlichtstrahls 18 erwärmt werden, der bei der dargestellten Ausführungsform schräg auf die Fügestelle 16 auftrifft. Das Fügeelement 10 wird nicht erhitzt und kann bereits kurz oberhalb der Fügestelle 16 angeordnet werden. According to a further alternative, the joint 16 can be heated by means of a laser light beam 18, which impinges obliquely on the joint 16 in the illustrated embodiment. The joining element 10 is not heated and can already be arranged just above the joint 16.
In dem Verfahrensschritt gemäß Fig. 1 werden also die beiden Werkstücke 12, 14 im Bereich der Fügestelle 16 erwärmt, was durch das Warnsymbol 32 angedeutet ist. In the method step according to FIG. 1, therefore, the two workpieces 12, 14 are heated in the region of the joint 16, which is indicated by the warning symbol 32.
Im nachfolgenden Zustand der Fig. 2 ist die Fügestelle 16 erwärmt, wobei der erwärmte Bereich durch Linien 34 angedeutet ist, zwischen denen die Werkstücke 12, 14 erwärmt sind. Dieser Bereich, der die Fügestelle 16 umgibt, weist einen Durchmesser auf, der etwa dem Abstand der beiden Niederhalter 22, 24 entspricht, und eine Erwärmung der Werkstücke 12, 14 in diesem Bereich erfolgt auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 500 °C. Die Erwärmung erfolgt vorteilhafterweise innerhalb lediglich einer Sekunde. In the subsequent state of FIG. 2, the joint 16 is heated, wherein the heated area is indicated by lines 34, between which the workpieces 12, 14 are heated. This area, which surrounds the joint 16, has a diameter which corresponds approximately to the distance of the two downholders 22, 24, and a heating of the workpieces 12, 14 in this area is carried out at a temperature between 200 ° C and 500 ° C. The heating takes place advantageously within only one second.
Im Zustand der Fig. 2 ist das Fügeelement 10 auf die Fügestelle 16 aufgesetzt worden, indem die Schraubeinrichtung 20 nach unten verschoben wurde. Die Niederhalter 22, 24 bleiben in ihrer Position, in der sie auf der Oberseite des oberen Werkstücks 12 aufliegen. Die Induktionsspulen 26, 28 sind nicht mehr stromdurchflossen, so dass auch keine weitere Erwärmung mehr stattfindet. In the state of Fig. 2, the joining element 10 has been placed on the joint 16 by the screw 20 was moved down. The hold-downs 22, 24 remain in their position in which they rest on the top of the upper workpiece 12. The induction coils 26, 28 are no longer current-carrying, so that no further heating takes place.
Ausgehend vom Zustand der Fig. 2 wird das Fügeelement 10 nun, wie anhand Fig. 20 beschrieben wurde, in die beiden Werkstücke 12, 14 eingebracht, um diese sicher miteinander zu verbinden. Der vollständig eingebrachte Zustand des Fügeelements 10 ist in Fig. 3 dargestellt. Anschließend an den Zustand der Fig. 3 werden sowohl die Niederhalter 22, 24 als auch die Schraubeinrichtung 20 abgehoben und ein weiteres Fügeelement 10 kann gesetzt werden. Starting from the state of FIG. 2, the joining element 10 is now, as described with reference to FIG. 20, introduced into the two workpieces 12, 14 in order to securely connect them together. The fully inserted state of the joining element 10 is shown in Fig. 3. Subsequent to the state of FIG. 3, both the hold-downs 22, 24 and the screw 20 are lifted and another joining element 10 can be set.
Die Darstellungen der Fig. 4 bis 6 zeigen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. The representations of FIGS. 4 to 6 show steps of a method according to the invention according to a further embodiment of the invention.
Gemäß Fig. 4 soll ein Fügeelement 40, das lediglich schematisch als Block dargestellt ist, in ein Werkstück 42 eingebracht werden. Das Fügeelement 40 kann beispielsweise als Stanzmutter oder dergleichen ausgebildet sein. Das Fügeelement 40 wird mittels einer Setzeinrichtung 44 eingebracht. Im Zustand der Fig. 4 befindet sich das Fügeelement 40 noch oberhalb der vorgesehenen Fügestelle 46. Die Setzeinrichtung weist einen ringförmigen Niederhalter 48 auf, der das Fügeelement 40 umgibt und der im Zustand der Fig. 4 sich noch oberhalb in geringem Abstand vom Werkstück 42 befindet. Das Fügeelement 40 besteht aus Stahl und weist ein Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge auf. According to FIG. 4, a joining element 40, which is shown only schematically as a block, is to be introduced into a workpiece 42. The joining element 40 may be formed, for example, as a punching nut or the like. The joining element 40 is introduced by means of a setting device 44. In the state of FIG. 4, the joining element 40 is still located above the intended joint 46. The setting device has an annular holding-down device 48 which surrounds the joining element 40 and, in the state of FIG. 4, is still located at a short distance from the workpiece 42 , The joining element 40 is made of steel and has a bainite structure or interstage structure.
Um das Werkstück 42 vor dem Einbringen des Fügeelements 40 zu erwärmen, ist eine Einrichtung 50 mit einer Induktionsspule 52 vorgesehen. Die Einrichtung 50 ist ringförmig aufgebaut und die Wicklungen der Spule 52 verlaufen parallel zu der ringförmigen Einrichtung 50. Wird die Induktionsspule 52 von Strom durchflossen, bildet sich ein Magnetfeld 54 aus, das das Werkstück 42 im Bereich der Fügestelle 46 durchsetzt und dieses dadurch erwärmt. Das Magnetfeld 54 ist in Fig. 4 lediglich schematisch dargestellt. Die magnetischen Feldlinien laufen durch die Spule 52 hindurch und erwärmen das Werkstück 42 genau im Bereich der Fügestelle 46. In order to heat the workpiece 42 before introducing the joining element 40, a device 50 with an induction coil 52 is provided. The device 50 is of annular design and the windings of the coil 52 are parallel to the annular device 50. If the induction coil 52 is traversed by current, a magnetic field 54 is formed, which passes through the workpiece 42 in the region of the joint 46 and thereby heated. The magnetic field 54 is shown only schematically in FIG. 4. The magnetic field lines pass through the coil 52 and heat the workpiece 42 exactly in the region of the joint 46.
Im darauffolgenden Schritt, der in Fig. 5 dargestellt ist, ist die Einrichtung 50 seitlich von der Fügestelle 46 wegbewegt worden und das Fügeelement 40 ist mit seiner Unterseite nun auf die Oberseite des Werkstücks 42 aufgesetzt. Im Bereich der Fügestelle 46 hat sich nun ein erwärmter Bereich 56 ausgebildet, der nur unwesentlich größer ist als die Fügestellte bzw. das Fügeelement 40. Der Niederhalter 48 ist auf die Oberseite des Werkstücks 42 abgesenkt worden. In the subsequent step, which is shown in Fig. 5, the device 50 has been moved away laterally from the joint 46 and the joining element 40 is now placed with its underside on top of the workpiece 42. In the region of the joint 46, a heated region 56 has now formed, which is only slightly larger than the joining element or the joining element 40. The hold-down 48 has been lowered onto the upper side of the workpiece 42.
Ausgehend von dem Zustand der Fig. 5 kann das Fügeelement 40 nun gesetzt werden. Starting from the state of FIG. 5, the joining element 40 can now be set.
Fig. 6 zeigt den Zustand nach dem Setzen des Verbindungselements 40. Es ist zu erkennen, dass das Fügeelement 40 nun das Werkstück 42 durchdringt und nun in nicht dargestellter Weise im Werkstück 42 verankert ist. Beim Setzen des Fügeelements 40 hat sich ein Butzen 58 gebildet, der nun nach unten abgeführt wird. Der Niederhalter 48 sitzt noch auf der Oberfläche des Werkstücks 42 auf und die Setzeinrichtung 44 steht noch mit dem Fügeelement 40 in Verbindung. Die Einrichtung zum Erwärmen 50 ist unverändert seitlich der Fügestelle und auch seitlich des Niederhalters 48 angeordnet. Da das Material des Fügeelements 40 eine Bainitstruktur aufweist, genügt die Erwärmung des Werkstücks 42 in dem Bereich 56 auf eine Temperatur zwischen 200° und 500°, um das Fügeelement 40 problemlos in das Werkstück 42 aus hochfestem Stahlblech einbringen zu können. 6 shows the state after the setting of the connecting element 40. It can be seen that the joining element 40 now penetrates the workpiece 42 and is now anchored in the workpiece 42 in a manner not shown. When setting the joining element 40, a slug 58 has formed, which is now discharged downward. The hold-down 48 is still sitting on the surface of the workpiece 42 and the setting device 44 is still connected to the joining element 40 in connection. The heating device 50 is arranged unchanged at the side of the joint and also at the side of the hold-down 48. Since the material of the joining element 40 has a bainitic structure, the heating of the workpiece 42 in the region 56 to a temperature between 200 ° and 500 ° is sufficient to be able to easily insert the joining element 40 into the workpiece 42 made of high-strength sheet steel.
Nachfolgend zum Zustand der Fig. 6 werden der Niederhalter 48, die Setzeinrichtung 44 und die Einrichtung 50 abgehoben und ein weiterer Fügevorgang kann beginnen. Following the state of FIG. 6, the hold-down 48, the setting device 44 and the device 50 are lifted off and another joining process can begin.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. FIGS. 7 to 9 show steps of a method according to the invention according to a further embodiment of the invention.
Gemäß Fig. 7 sollen zwei ungelochte Werkstücke 12, 14 aus hochfestem Stahlblech mittels eines Fügeelements 10, siehe Fig. 8, miteinander verbunden werden. Die Werkstücke 12, 14 werden mittels eines Niederhalters 60 aneinander angedrückt und das Fügeelement 10 soll mittels eines Schraubers 62 eingesetzt werden. Der Schrauber 62 weist ein Fügebit 64 auf, das auf die Antriebsausbildung des Fügeelements 10 angepasst ist. According to FIG. 7, two unperforated workpieces 12, 14 made of high-strength sheet steel are connected to one another by means of a joining element 10, see FIG. 8. The workpieces 12, 14 are pressed against each other by means of a hold-down 60 and the joining element 10 is to be used by means of a screwdriver 62. The screwdriver 62 has a joining bit 64 which is adapted to the drive configuration of the joining element 10.
Im Zustand der Fig. 7 befindet sich noch kein Fügeelement in dem Schrauber 62. In the state of FIG. 7 there is still no joining element in the screwdriver 62.
Der Schrauber 62 weist eine durchgehende Bohrung auf, die sich auch durch das Fügebit 64 hindurch erstreckt und in der ein stabförmiges Element 66 in und entgegen der Fügerichtung verschiebbar angeordnet ist. Das stabförmige Element 66 kann an seinem unteren Ende erhitzt werden. Im Zustand der Fig. 7 wird das stabförmige Element 66 mit seinem unteren Ende auf die vorgesehene Fügestelle 66 aufgesetzt. Das stabförmige Element 68 wird kurz vor oder sofort nach dem Aufsetzen an seinem unteren Ende stark erwärmt und erwärmt dadurch die beiden Werkstücke 12, 14 im Bereich der vorgesehenen Fügestelle 66. Dies ist durch kreisabschnittsförmige Linien 70 angedeutet, die die in die Werkstücke 12, 14 eindringende Wärmeenergie symbolisieren sollen. The screwdriver 62 has a through hole which also extends through the joining bit 64 and in which a rod-shaped element 66 is slidably disposed in and opposite to the joining direction. The rod-shaped element 66 can be heated at its lower end. In the state of FIG. 7, the rod-shaped element 66 is placed with its lower end on the intended joint 66. The rod-shaped element 68 is heated shortly before or immediately after fitting at its lower end and thus heats the two workpieces 12, 14 in the region of the intended joint 66. This is indicated by circular-segment-shaped lines 70, which in the workpieces 12, 14 symbolize penetrating heat energy.
Durch das stabförmige Element 68 kann die Fügestelle 66 in einem lokal äußerst begrenzten Bereich erwärmt werden. Wie ausgeführt wurde, weist dieser lokal begrenzte Bereich um die vorgesehen Fügestelle 66 einen Durchmesser von lediglich 7 mm bis 13 mm auf und wird innerhalb etwa 1 s auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 500 °C erwärmt. By the rod-shaped element 68, the joint 66 can be heated in a locally extremely limited area. As has been stated, this localized area around the intended joint 66 has a diameter of only 7 mm to 13 mm and is heated to a temperature between 200 ° C and 500 ° C within about 1 s.
Dieser erwärmte Bereich um die Fügestelle 66 ist in Fig. 8 schematisch angedeutet. Das stabförmige Element 68 kann beispielsweise auch als Elektrode ausgebildet sein, um einen Stromfluss durch die Fügestelle 66 und dadurch eine Erwärmung der Fügestelle 66 zu bewirken. Das stabförmige Element kann auch als Ultraschallschwinger oder stabförmiger Induktor ausgebildet sein, um die Fügestelle 66 zu erhitzen. Nach dem Erwärmen des die Fügestelle 66 umgebenden Bereichs wird das stabförmige Element 68 wieder zurückgezogen und dann, siehe Fig. 8, wird das Fügeelement 10 in das Fügebit 64 des Schraubers 62 eingesetzt. Das stabförmige Element 68 ist so weit zurückgezogen worden, dass das Fügeelement 10 in das Fügebit 64 eingesetzt werden kann. This heated area around the joint 66 is indicated schematically in FIG. 8. The rod-shaped element 68 may, for example, also be formed as an electrode, in order to effect a flow of current through the joint 66 and thereby a heating of the joint 66. The rod-shaped element can also be designed as an ultrasonic vibrator or rod-shaped inductor to heat the joint 66. After heating the area surrounding the joint 66, the rod-shaped element 68 is retracted again and then, as shown in FIG. 8, the joining element 10 is inserted into the joining bit 64 of the screwdriver 62. The rod-shaped element 68 has been withdrawn so far that the joining element 10 can be inserted into the joining bit 64.
Im Zustand der Fig. 8 ist die Spitze des Fügeelements 10 bereits auf die Fügestelle 66 aufgesetzt worden und kann dann mittels des Schraubers 62 und wie im Zusammenhang mit Fig. 20 erläutert wurde in die beiden Werkstücke 12, 14 eingebracht werden. In the state of FIG. 8, the tip of the joining element 10 has already been placed on the joint 66 and can then be introduced into the two workpieces 12, 14 by means of the screwdriver 62 and as explained in connection with FIG.
Der Niederhalter 60 verbleibt unverändert in der Position, in der er die beiden Werkstücke 12, 14 gegeneinanderdrückt. The hold-down 60 remains unchanged in the position in which he presses the two workpieces 12, 14 against each other.
Im darauffolgenden Zustand der Fig. 9 durchsetzt das Fügeelement 10 die beiden Werkstücke 12, 14 vollständig. Im Bereich der Fügestelle 66 hat sich in den beiden Werkstücken 12, 14 einIn the subsequent state of FIG. 9, the joining element 10 passes through the two workpieces 12, 14 completely. In the region of the joint 66 has in the two workpieces 12, 14 a
Durchzug gebildet, in dem das Fügeelement 10 nun, wie anhand von Fig. 20 erläutert wurde, verankert ist. Passage formed in which the joining element 10 now, as explained with reference to FIG. 20, is anchored.
Nachfolgend auf den Zustand der Fig. 9 können dann der Niederhalter 60 und der Schrauber 62 vom Fügeelement 10 abgehoben werden und ein weiterer Fügevorgang kann beginnen. Die Fig. 10 bis 12 zeigen mehrere Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform. Subsequent to the state of FIG. 9, the hold-down device 60 and the screwdriver 62 can then be lifted off the joining element 10 and a further joining process can begin. FIGS. 10 to 12 show several steps of a method according to the invention according to a further embodiment.
Ein Fügeelement 40, siehe Fig. 1 1 , soll mit einer Setzeinrichtung 44 in ein ungelochtes Werkstück 42 aus hochfestem Stahlblech eingebracht werden. Das Fügeelement 40 ist beispielsweise als Stanzmutter ausgebildet, aus Stahl hergestellt und weist ein Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge auf. A joining element 40, see Fig. 1 1, is to be introduced with a setting device 44 in an unperforated workpiece 42 made of high-strength steel. The joining element 40 is formed, for example, as a punch nut, made of steel and has a bainite structure or interstage structure.
Im Zustand der Fig. 10 befindet sich das Fügeelement 40 noch nicht in der Setzeinrichtung 44. Eine Einrichtung zum Erwärmen 70 umgibt die Setzeinrichtung 44 radial und ist zwischen der Setzeinrichtung 44 und einem Niederhalter 48 angeordnet. Die Einrichtung zum Erwärmen 70 kann beispielsweise Induktionsspulen aufweisen, um das Werkstück 42 lokal zu erwärmen. Die Einrichtung 70 kann relativ zur Setzeinrichtung 44 in und entgegen der Fügerichtung verschoben werden. Der Niederhalter 48 umgibt die Setzeinrichtung 44 und die Einrichtung 70 in radialer Richtung. Das Werkstück 42 liegt auf einer Basis 72 auf. Die Basis 72 kann ein Gegenhalter, eine Matrize oder eine Stützstruktur für den Fügevorgang sein. Der Niederhalter 48, die Setzeinrichtung 44 und auch die Einrichtung 70 zum Erwärmen können mit in Fig. 10 nicht dargestellten Mitteln zum aktiven und/oder passiven Kühlen des Niederhalters 48, der Setzeinrichtung 44 und/oder der Einrichtung 70 versehen sein. Diese können beispielsweise mittels Leitungen, die mit Kühlflüssigkeit durchströmt sind, Kühlrippen und/oder Kühlgebläse realisiert sein. Durch Mittel zum aktiven und/oder passiven Kühlen wird die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht und ein Dauerbetrieb wird möglich. In the state of FIG. 10, the joining element 40 is not yet in the setting device 44. A device for heating 70 radially surrounds the setting device 44 and is arranged between the setting device 44 and a hold-down 48. The heating device 70 may include, for example, induction coils to locally heat the workpiece 42. The Device 70 can be displaced relative to the setting device 44 in and against the joining direction. The hold-down 48 surrounds the setting device 44 and the device 70 in the radial direction. The workpiece 42 rests on a base 72. The base 72 may be an anvil, a die, or a support structure for the joining operation. The holding-down device 48, the setting device 44 and also the device 70 for heating can be provided with means not shown in FIG. 10 for the active and / or passive cooling of the hold-down 48, the setting device 44 and / or the device 70. These can be realized, for example, by means of lines through which cooling liquid flows, cooling fins and / or cooling fans. By means of active and / or passive cooling, the life of the device is increased and a continuous operation becomes possible.
Im Zustand der Fig. 10 ist die Einrichtung 70 zum Erwärmen so weit nach unten abgesenkt worden, dass sie die Oberseite des Werkstücks 42 kontaktiert, falls die Art der Erwärmung oder der Erwärmungsmechanismus dies erforderlich macht. Induktionsspulen in der Einrichtung 70 werden nun mit Strom beaufschlagt, so dass sich das Werkstück 42 durch ein Magnetfeld 74 erwärmt. In the state of Fig. 10, the means 70 for heating has been lowered so far that it contacts the top of the workpiece 42, if required by the type of heating or the heating mechanism. Induction coils in the device 70 are now energized, so that the workpiece 42 is heated by a magnetic field 74.
Im Zustand der Fig. 11 wurde nun das Fügeelement 40 in die Setzeinrichtung 44 eingebracht und das Fügeelement 40 liegt mit seiner Unterseite auf der Oberseite des Werkstücks 42 auf. Ein Bereich 76 des Werkstücks 42 wurde erwärmt. In the state of FIG. 11, the joining element 40 has now been introduced into the setting device 44, and the joining element 40 rests with its underside on the upper side of the workpiece 42. An area 76 of the workpiece 42 was heated.
Ausgehend vom Zustand der Fig. 1 1 kann das Fügeelement 40 nun gesetzt werden. Der gesetzte Zustand des Fügeelements 40 ist in Fig. 12 dargestellt. Beim Setzen des Fügeelements 40 kann sich ein Butzen 78 ausbilden, der nach unten abgeführt wird. Starting from the state of FIG. 1 1, the joining element 40 can now be set. The set state of the joining element 40 is shown in FIG. 12. When setting the joining element 40, a slug 78 can form, which is discharged downwards.
Wie anhand der Fig. 10 bis 12 zu erkennen ist, kann die Setzeinrichtung 44 in und entgegen der Fügerichtung relativ zur Einrichtung 70 verschoben werden. Dies ermöglicht es, zunächst das Werkstück 42 lokal zu erwärmen und dann die Setzeinrichtung 44 innerhalb der Einrichtung 70 zum Erwärmen zum Setzen des Fügeelements 40 nach unten, in Richtung auf das Werkstück 42, zu verschieben. As can be seen with reference to FIGS. 10 to 12, the setting device 44 can be displaced relative to the device 70 in and against the joining direction. This makes it possible first to heat the workpiece 42 locally and then to move the setting device 44 inside the device 70 for heating to set the joining element 40 downwards, in the direction of the workpiece 42.
Die Darstellungen der Fig. 13 bis 18 zeigen verschiedene Fügeelemente, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Einrichtung gesetzt bzw. in Werkstücke aus hochfestem Stahlblech eingebracht werden können. The representations of FIGS. 13 to 18 show various joining elements which can be set with the method according to the invention and the device according to the invention or introduced into workpieces made of high-strength sheet steel.
Fig. 13 zeigt eine Einpresschraube 80. Fig. 14 zeigt einen Gewindebolzen 82, der mit einem Stanzabschnitt 84 in ein Werkstück auf hochfestem Stahlblech eingebracht wird. Fig. 15 zeigt eine Stanzmutter 86. Fig. 13 shows a Einpresschraube 80. Fig. 14 shows a threaded bolt 82 which is introduced with a punching section 84 in a workpiece on high-strength steel sheet. Fig. 15 shows a punch nut 86.
Fig. 16 zeigt das bereits beschriebene fließlochformende Fügeelement 10. FIG. 16 shows the already described flow-hole-forming joining element 10.
Fig. 17 zeigt einen Stanzniet als Halbhohlstanzniet 88. FIG. 17 shows a punch rivet as a semi-hollow punch rivet 88.
Fig. 18 zeigt einen weiteren Stanzniet als Vollstanzniet 90. In Fig. 19 ist ein Schliffbild eines Fügeelements mit Bainitgefüge oder Zwischenstufengefüge dargestellt. FIG. 18 shows a further punch rivet as a solid punch rivet 90. FIG. 19 shows a microsection of a joining element with bainite structure or interstage structure.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Einbringen eines Fügelements in wenigstens ein Werkstück aus hochfestem Stahlblech mit einer Zugfestigkeit von mehr als 700N/mm2, insbesondere mehr als 1.200N/mm2, und weniger als 2.200 N/mm2, wobei wenigstens das vor dem Einbringen dem Fügelement zugewandte Werkstück vor dem Aufsetzen des1. A method for introducing a Fügelements in at least one workpiece made of high strength steel sheet having a tensile strength of more than 700N / mm 2, in particular more than 1,200N / mm 2, and less than 2,200 N / mm 2, wherein at least the, prior to the introduction Fühlement facing workpiece before placing the
Fügelements an der vorgesehenen Fügestelle lokal erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügelement aus einem Material mit Bainitgefüge besteht. Fühlements is locally heated at the intended joint, characterized in that the Fügelement consists of a material with bainite.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken durch Einbringen eines fließlochformenden Fügeelements in die Werkstücke. 2. The method according to claim 1, characterized by connecting at least two workpieces by introducing a flow-hole-forming joining element in the workpieces.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Erwärmen der Fügestelle vor dem Aufsetzen des Fügeelements mittels Induktion bewirkt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the local heating of the joint is effected prior to placement of the joining element by means of induction.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Aufsetzen einer Einrichtung zum Erwärmen der Fügestelle auf das dem Fügelement zugewandte Werkstück und Wegbewegen der Einrichtung zum Erwärmen von der Fügestelle vor dem Einbringen des Fügeelements. 4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized by placing a device for heating the joint to the Fügelement facing workpiece and moving away the device for heating of the joint before introducing the joining element.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erwärmen des dem Fügeelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle innerhalb einer kreisförmigen Fläche mit einem Durchmesser zwischen 7mm und 13 mm. 5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized by heating the joining element facing the workpiece at the intended joint within a circular area with a diameter between 7mm and 13 mm.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erwärmen des dem Fügeelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle innerhalb von maximal fünf Sekunden, insbesondere maximal zwei Sekunden, insbesondere maximal einer Sekunde auf eine Temperatur zwischen 200 Grad Celsius und 1000 Grad Celsius, insbesondere zwischen 200 Grad Celsius und 500 Grad Celsius. 6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized by heating the joining element facing the workpiece at the intended joint within a maximum of five seconds, in particular a maximum of two seconds, in particular a maximum of one second to a temperature between 200 degrees Celsius and 1000 degrees Celsius, in particular between 200 degrees Celsius and 500 degrees Celsius.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch berührungslose Temperaturmessung der vorgesehen Fügestelle während des Erwärmens und Erzeugen eines Startsignals für das Einbringen des Fügelements nach dem Erreichen einer vordefinierten Temperatur. 7. The method according to at least one of the preceding claims, characterized by non-contact temperature measurement of the provided joint during heating and generating a start signal for the introduction of the Fügelements after reaching a predefined temperature.
8. Vorrichtung zum Einbringen eines Fügeelements in wenigstens ein Werkstück gemäß einem Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Einbringen eines Fügeelements und mit einer Einrichtung zum lokalen Erwärmen wenigstens des vor dem Einbringen dem Fügelement zugewandten Werkstücks an der vorgesehenen Fügestelle. 8. An apparatus for introducing a joining element into at least one workpiece according to a method according to at least one of the preceding claims, with a device for introducing a joining element and with a device for locally heating at least the before the introduction of the Fügelement facing workpiece at the intended joint.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum lokalen Erwärmen wenigstens eine Induktionsspule aufweist, die relativ zu der Einrichtung zum Einbringen des Fügelements bewegbar ist. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the means for local heating comprises at least one induction coil which is movable relative to the means for introducing the Fügelements.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen senkrecht oder schräg zu einer Fügerichtung des Fügelements bewegbar ist. 10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the means for heating is movable perpendicular or obliquely to a joining direction of the pad member.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen parallel zu einer Fügerichtung des Fügelements bewegbar ist. 1 1. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the means for heating is movable parallel to a joining direction of the pad member.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen eine Induktionsspule aufweist, die das Fügelement oder eine Setzeinrichtung für das Fügeelement ringförmig umgibt. 12. The device according to at least one of claims 8 to 11, characterized in that the means for heating comprises an induction coil which surrounds the Fügelement or a setting device for the joining element annular.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen ein stabartiges Element, insbesondere eine Induktionsspule oder eine Elektrode, aufweist, die in und entgegen der Fügerichtung durch eine Halterung für das Fügelement in der Einrichtung zum Einbringen des Fügelements hindurchbewegbar ist. 13. The device according to at least one of claims 8 to 11, characterized in that the means for heating a rod-like element, in particular an induction coil or an electrode comprising, in and against the joining direction by a holder for the Fügelement in the device for introducing is movable through the Fügelements.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das stabartige Element durch eine Bohrung in einer Drehantriebs- und Haltemechanismusausbildung für das Fügelement der Einrichtung zum Setzen hindurchbewegt wird. 14. The device according to claim 13, characterized in that the rod-like element is moved through a bore in a rotary drive and holding mechanism training for the Fügelement the device for setting.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum aktiven und/oder passiven Kühlen der Vorrichtung vorgesehen sind. 15. The device according to at least one of claims 8 to 14, characterized in that means are provided for active and / or passive cooling of the device.
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