DE102006002237B4 - Method and device for monitoring a joining process for connecting at least two components by means of a setting bolt - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Überwachen eines Fügeprozesses zum Verbinden mindestens zweier Bauteile (2, 4) mittels eines Setzbolzens (6; 6'), der einen Bolzenkopf (8; 8'), einen Bolzenschaft (10; 10') und eine Bolzenspitze (12) aufweist und mit hoher Geschwindigkeit in die beiden Bauteile (2, 4) eingetrieben wird, bei welchem Verfahren die beim Fügevorgang auf die Bauteile (2, 4) wirkende Reaktionskraft (FR) erfasst und zum Bewerten des Fügeprozesses und/oder der Verbindung verwendet wird.Method for monitoring a joining process for connecting at least two components (2, 4) by means of a setting bolt (6, 6 ') which has a bolt head (8, 8'), a bolt shank (10, 10 ') and a bolt tip (12) and driven at high speed into the two components (2, 4), in which method the reaction force (F R ) acting on the components (2, 4) during the joining operation is detected and used to evaluate the joining process and / or the connection.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Fügeprozesses zum Verbinden mindestens zweier Bauteile mittels eines Setzbolzens.The present invention relates to a method and a device for monitoring a joining process for connecting at least two components by means of a setting bolt.
Das so genannte Bolzensetzen ist ein umformtechnisches Fügeverfahren, bei dem ein Setzbolzen mittels eines Setzgerätes in Form eines Bolzenschussgerätes, einer Pulverkartusche oder dergleichen mit hoher Geschwindigkeit in die zu verbindenden Bauteile eingetrieben wird. Das Bolzensetzen findet in vielen Bereichen wie Stahlbau, Fassadenbau, Metallbau, Schiffbau und Bauwirtschaft Anwendung. In vorliegendem Zusammenhang steht das Befestigen von Blechen an Profilbauteilen insbesondere für die Kraftfahrzeugindustrie im Vordergrund, wenngleich die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist.The so-called bolt setting is a forming technology joining method in which a setting bolt is driven by means of a setting device in the form of a bolt gun, a powder cartridge or the like at high speed in the components to be connected. Bolt setting is used in many areas such as steel construction, facade construction, metal construction, shipbuilding and construction. In the present context, the attachment of sheets to profile components in particular for the automotive industry in the foreground, although the invention is not limited thereto.
Setzbolzen gibt es in verschiedenen Ausführungen. Zum einen gibt es die Setzbolzen, umgangssprachlich auch Nägel genannt, die die zu fügenden Bauteile unlöslich miteinander verbinden. Zum anderen gibt es die Gewindebolzen, die die zu fügenden Bauteile lösbar miteinander verbinden.Setting bolts are available in different versions. First, there are the setting bolts, colloquially called nails, which connect the components to be joined insoluble. On the other hand there are the threaded bolts, which connect the components to be joined releasably together.
Als Setzwerkzeuge kommen insbesondere so genannte Bolzenschubwerkzeuge in Frage, bei denen ein zwischen einer Treibladung und dem Setzbolzen angeordneter Kolben dazu verwendet wird, den Setzbolzen in die zu fügenden Bauteile einzutreiben. Hierbei unterscheidet man zwischen dem Schlagkolbenprinzip und dem Schubkolbenprinzip: Beim Schlagkolbenprinzip ist der Setzbolzen getrennt vom Schubkolben koaxial angeordnet, und er trifft dann, angetrieben von den Gasen der gezündeten Kartusche, im freien Flug auf den Setzbolzen auf. Beim Schubkolbenprinzip liegt der Schubkolben bereits vor der Zündung direkt am Setzbolzen an, der direkt auf den zu fügenden Bauteilen aufsteht. Schubkolben und Setzbolzen werden daher von den Gasen der gezündeten Kartusche gemeinsam aus dem Stillstand beschleunigt.As setting tools are in particular so-called pin thrust tools in question, in which a piston arranged between a propellant charge and the piston is used to drive the setting bolt in the components to be joined. A distinction is made here between the percussion piston principle and the thrust piston principle: In the percussion piston principle, the setting bolt is arranged coaxially separated from the thrust piston, and then, driven by the gases of the ignited cartridge, impinges on the setting bolt in free flight. In the case of the push-piston principle, the thrust piston is already directly against the setting bolt before the ignition, which rests directly on the components to be joined. The thrust piston and setting bolt are therefore accelerated together by the gases of the ignited cartridge from standstill.
Das Bolzensetzen findet zunehmend Verbreitung in Anwendungsbereichen, bei denen eine hohe Qualität und Festigkeit der gesetzten Verbindung wichtig sind. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem Problem einer Optimierung des Setzbolzen-Fügeprozesses, insbesondere im Hinblick auf das Fügen von Bauteilen (Blech/Profilbauteil) im Fahrzeugbau.Bolt setting is becoming increasingly popular in applications where high quality and strength of the set connection are important. The present invention addresses the problem of optimizing the setting bolt joining process, in particular with regard to the joining of components (sheet metal / profile component) in vehicle construction.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Fügeprozesses zum Verbinden mindestens zweier Bauteile mittels eines Setzbolzens bereitzustellen, die zu einer Verbesserung und letztlich Optimierung der Qualität und Festigkeit der Verbindung zwischen den Bauteilen genutzt werden können.The present invention has for its object to provide a method and apparatus for monitoring a joining process for connecting at least two components by means of a setting bolt, which can be used to improve and ultimately optimize the quality and strength of the connection between the components.
Die oben genannte Aufgabe wird durch Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 12 sowie durch Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 20 und 21 gelöst.The above object is achieved by methods according to
Nach der erfindungsgemäßen Lösung werden die von der Setzkraft hervorgerufene, auf die Bauteile wirkende Reaktionskraft und/oder die Endlage des Setzbolzens in der fertigen Verbindung erfasst und zum Bewerten des Fügeprozesses und/oder der Verbindung verwendet. Vorzugsweise werden die erfasste Reaktionskraft und/oder die erfasste Setzbolzen-Endlage zum Steuern/Regeln des Fügeprozesses verwendet.According to the solution of the invention, the reaction force caused by the setting force acting on the components and / or the end position of the setting bolt are detected in the finished connection and used to evaluate the joining process and / or the connection. Preferably, the detected reaction force and / or the detected set bolt end position are used to control the joining process.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der durch umfangreiche Untersuchungen gewonnenen Erkenntnis, dass die Reaktionskraft und Setzbalzen-Endlage grundlegende Kenngrößen sind, welche eine gezielte Aussage über die beim Fügeprozess auftretenden Wirkungen ermöglichen. Diese Kenngrößen können daher für eine einfache und dennoch zuverlässige Überwachung und insbesondere Steuerung/Regelung des Fügeprozesses herangezogen werden.The present invention is based on the insight gained through extensive investigations that the reaction force and setting end position are fundamental parameters which allow a specific statement about the effects occurring during the joining process. These parameters can therefore be used for simple yet reliable monitoring and in particular control / regulation of the joining process.
Die Erfindung geht ferner von der Erkenntnis aus, dass der zeitliche Verlauf der Reaktionskraft während des Fügeprozesses einen Anstieg auf ein erstes Maximum, einen Abfall auf ein Minimum und einen erneuten Anstieg auf ein zweites Maximum zeigt. Das erste Maximum entsteht beim Eindringen der Bolzenspitze in die Bauteile, das Minimum beim Hindurchtreten des Bolzenschaftes durch die Bauteile und das zweite Maximum beim Aufsetzen des Bolzenkopfes auf dem oberen Bauteil. Diese Extremwerte der Reaktionskraft können, insbesondere in Verbindung mit der Setzbolzen-Endlage, als Kenngrößen verwendet werden, die in besonders einfacher Weise eine Überwachung und Steuerung/Regelung des Fügeprozesses im Hinblick auf eine Optimierung der Qualität und Festigkeit der Verbindung ermöglichen.The invention is further based on the recognition that the time profile of the reaction force during the joining process shows an increase to a first maximum, a drop to a minimum and a renewed rise to a second maximum. The first maximum occurs when the bolt tip penetrates into the components, the minimum when the bolt shaft passes through the components and the second maximum when the bolt head is placed on the upper component. These extreme values of the reaction force can, in particular in conjunction with the setting bolt end position, be used as parameters which in a particularly simple manner provide monitoring and control of the joining process with a view to optimizing the quality and strength of the connection.
Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Durchführen des Verfahrens umfasst einen Kraftsensor zum Erfassen der Reaktionskraft und/oder einen optischen Sensor zum Erfassen der Setzbolzen-Endlage.A device according to the invention for carrying out the method comprises a force sensor for detecting the reaction force and / or an optical sensor for detecting the setting bolt end position.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Ansprüchen hervor.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the claims.
Anhand der Zeichnungen werden Einzelheiten und Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt:With reference to the drawings, details and embodiments of the invention will be explained. It shows:
Die
Im Ausführungsbeispiel der
Die
Der Setzbolzen
Es versteht sich, dass die
Es wird nun auf die
Ein nur bruchstückhaft angedeutetes Setzgerät
Das als Profilbauteil ausgebildete Bauteil
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kraftsensor
Aus dieser Kraft, die beim Setzvorgang kleiner wird, könnte dann auf die Reaktionskraft geschlossen werden.From this force, which is smaller in the setting process, could then be closed to the reaction force.
Oberhalb der beiden Bauteile
Die Setzbolzen-Endlage EL ist beispielsweise als Abstand zwischen der Oberseite des Bolzenkopfes
Zweckmäßigerweise werden die beim Fügeprozess auftretenden Schwingungen der Bauteile
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dämpfungsunterlage
Ferner ist vorzugsweise eine Rückfederdämpfungseinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen, welche beim Fügevorgang auftretende Rückfederschwingungen dämpft. Eine solche Rückfederdämpfungseinrichtung kann beispielsweise aus einem Dämpfungskörper, der zwischen dem Bauteil
Eine derartige Rückfederdämpfungseinrichtung schützt die beteiligten Komponenten, insbesondere das Mundstück
Das Diagramm der
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der zeitliche Verlauf der Reaktionskraft FR und insbesondere die drei Extremwerte zuverlässige Aussagen über den Fügeprozess sowie die Qualität und Festigkeit der Verbindung erlauben, so dass sie zum Überwachen und insbesondere zum Beeinflussen des Fügeprozesses herangezogen werden können, was im Folgenden genauer erläutert wird.The present invention is based on the finding that the time profile of the reaction force F R and in particular the three extreme values allow reliable statements about the joining process as well as the quality and strength of the connection, so that they can be used for monitoring and in particular for influencing the joining process, which will be explained in more detail below.
Das Diagramm der
Wie im Diagramm angegeben, betrug die Setzenergie des Setzbolzen im einen Fall 96 Nm und im anderen Fall 46 Nm. Die unterschiedlichen Werte der Setzgeschwindigkeit bzw. Setzenergie führten zu deutlich unterschiedlichen Verläufen des Reaktionskraftsignals:
Bei der mit der Setzenergie 96 Nm gesetzten Verbindung kommt es zu einem ausgeprägten ersten Maximum, einem ausgeprägten Minimum und einem ausgeprägten zweiten Maximum, das größer als das erste Maximum ist.As shown in the diagram, the set energy of the setting bolt was 96 Nm in one case and 46 Nm in the other case. The different values of the set speed and set energy led to significantly different progressions of the reaction force signal:
The connection set with the set energy of 96 Nm produces a pronounced first maximum, a pronounced minimum and a pronounced second maximum, which is greater than the first maximum.
Das erste Maximum entsteht beim Eindringen der Bolzenspitze in die Bauteile, wobei die Größe des ersten Maximums eine Folge der hohen Auftreffgeschwindigkeit bzw. Setzenergie ist.The first maximum occurs when the bolt tip penetrates into the components, wherein the size of the first maximum is a consequence of the high impact speed or set energy.
Das Minimum entsteht beim Durchtritt des Setzbolzens durch die beiden Bauteile. Die Tatsache, dass das Minimum kleiner als Null ist, deutet darauf bin, dass die Bolzenspitze den plastifizierten Werkstoff im Fügebereich so stark radial nach außen beschleunigt, dass der Bolzenschaft teilweise keinen Kontakt zum Werkstoff der Bauteile hat.The minimum arises when the setting bolt passes through the two components. The fact that the minimum is less than zero indicates that the bolt tip accelerates the plasticized material in the joint area so much radially outward that the bolt shank partially has no contact with the material of the components.
Das zweite Maximum entsteht beim Aufsetzen des Bolzenkopfes auf der Oberseite der Bauteile. Die Tatsache, dass das zweite Maximum größer als das erste Maximum ist, lässt erkennen, dass es zu einem „Durchschlag” des Setzbolzens gekommen ist.The second maximum arises when placing the bolt head on top of the components. The fact that the second maximum is greater than the first maximum indicates that there has been a "breakdown" of the setting bolt.
Unter dem Begriff „Durchschlag” ist ein Zustand zu verstehen, bei dem der Bolzenkopf in das obere Bauteil eindringt und insbesondere ein nach unten größer werdender Spalt zwischen dem Bolzenschaft und dem Werkstoff des unteren Bauteils entsteht, wie dies in
Deutlich anders ist der Verlauf des Reaktionskraftsignals bei einer Setzenergie von 46 Nm und einer entsprechend geringeren Setzgeschwindigkeit.Significantly different is the course of the reaction force signal at a set energy of 46 Nm and a correspondingly lower setting speed.
So ist das erste Maximum geringer, und das Minimum ist wesentlich größer als bei der Kurve für die größere Setzenergie. Dies lässt sich durch die langsamere Auftreffgeschwindigkeit und die geringere Setzgeschwindigkeit beim Durchtritt des Bolzenschaftes durch die beiden Bauteile erklären. Offensichtlich wird beim Setzvorgang weniger Werkstoff der Bauteile plastifiziert, sodass keine entsprechend starke Druckentlastung beim Durchtritt des Bolzenschaftes auftritt.So the first maximum is lower and the minimum is much larger than the curve for the larger set energy. This can be explained by the slower impact speed and the lower setting speed when the bolt shank passes through the two components. Obviously less material of the components is plasticized during the setting process, so that no correspondingly strong pressure relief occurs when passing through the bolt shank.
Ferner ist zu erkennen, dass kein stark ausgeprägtes zweites Maximum entsteht. Vielmehr kommt es zu einem nur geringen zweiten Maximum, von dem die Reaktionskraft in einem fließenden Übergang allmählich abklingt. Der Grund für diesen Verlauf der Reaktionskraft im Bereich des zweiten Maximums ist, dass der Bolzenkopf nicht auf den Bauteilen aufsetzt. Vielmehr steht der Bolzenkopf deutlich über, und auch die Bolzenspitze ist nicht vollständig durchgestoßen. Der Setzbolzen nimmt eine Endlage ungefähr zwischen den in den
Zusammenfassend lässt sich somit feststellen, dass eine Setzenergie von 96 Nm zu groß und eine Setzenergie von 46 Nm zu klein ist, um bei den gegebenen Parametern eine zufriedenstellende Verbindung herzustellen. Dies lässt sich am Verlauf der Reaktionskraft und insbesondere an den Extremwerten erstes Maximum, Minimum und vor allem zweites Maximum erkennen.In summary, it can thus be concluded that a set energy of 96 Nm is too large and a set energy of 46 Nm is too small to produce a satisfactory connection with the given parameters. This can be seen in the course of the reaction force and in particular at the extreme values of the first maximum, the minimum and above all the second maximum.
Der Verlauf der Reaktionskraft und insbesondere die Extremwerte ermöglichen somit eine Überwachung und Bewertung des Fügeprozesses sowie der fertigen Verbindung. Sie können insbesondere zu einer Steuerung oder Regelung des Fügeprozesses verwendet werden.The course of the reaction force and in particular the extreme values thus enable monitoring and evaluation of the joining process and of the finished connection. They can be used in particular for a control or regulation of the joining process.
Der unbefriedigende Zustand der mit den beiden Setzenergien 96 Nm und 46 Nm gesetzten Verbindung kann auch durch die von dem optischen Sensor
Die Setzbolzen-Endlage kann somit ebenfalls zur Überwachung und Bewertung des Fügeprozesses sowie der fertigen Verbindung herangezogen werden. Eine Steuerung bzw. Regelung des Fügeprozesses kann daher in Abhängigkeit auch von der Setzbolzen-Endlage EL erfolgen.The setting bolt end position can thus also be used to monitor and evaluate the joining process and the finished connection. A control or regulation of the joining process can therefore be carried out in dependence on the setting bolt end position EL.
Ein Verfahren zum Steuern des Fügeprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Auftreffgeschwindigkeit des Setzbolzens oder die Setzenergie in Abhängigkeit von der Reaktionskraft und/oder der Setzbolzenendlage vorgegeben wird. Ein Verfahren zum Regeln des Fügeprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt beispielsweise in der Weise, dass die Auftreffgeschwindigkeit des Setzbolzens oder die Setzenergie in Abhängigkeit von der Reaktionskraft und/oder der Setzbolzen-Endlage so geregelt wird, dass das erste Maximum und/oder das Minimum und/oder das zweite Maximum der Reaktionskraft innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes bleiben.A method for controlling the joining process according to the present invention is characterized, for example, in that the impact speed of the setting bolt or the setting energy is predetermined as a function of the reaction force and / or the setting bolt end position. A procedure for controlling the joining process according to the present invention, for example, in such a way that the impact velocity of the setting bolt or the setting energy in response to the reaction force and / or the set bolt end position is controlled so that the first maximum and / or minimum and / or the second maximum of the reaction force remain within a predetermined tolerance band.
Anhand des Diagramms der
In dem Diagramm der
Wie ersichtlich, steigt das zweite Maximum der Reaktionskraft (Kurve a) oberhalb einer bestimmten Setzenergie von z. B. 7 5 Nm sprunghaft an. In diesem mit A bezeichneten Bereich kommt es offensichtlich zu einem Durchschlag des Setzbolzens (siehe
Unterhalb einer bestimmten Setzenergie von z. B. 45 Nm steigt die Setzbolzen-Endlage EL (Kurve b) sprunghaft an. Offensichtlich kommt es in diesem mit B bezeichneten Bereich zu keinem Aufsetzen des Bolzenkopfes.Below a certain set energy of z. B. 45 Nm, the set bolt end position EL (curve b) increases abruptly. Obviously, there is no placement of the bolt head in this designated B area.
Wie anhand von Versuchen festgestellt wurde, korrelieren die Ausbildung des Fügebereiches bzw. die bei Kopfzugversuchen ermittelten maximalen Kopfzugkräfte (Maximalkraft Fmax) sehr gut mit der Setzbolzen-Endlage und dem zweiten Maximum des Reaktionskraftverlaufes. Die Maximalkraft Fmax (Kurve c) sinkt oberhalb der oberen Grenze deutlich ab.As determined by means of experiments, the formation of the joining region or the maximum head tensile forces (maximum force F max ) determined during head tensile tests correlate very well with the setting bolt end position and the second maximum of the reaction force profile. The maximum force F max (curve c) drops significantly above the upper limit.
Zwischen der unteren und oberen Grenze der Setzenergie in dem mit C bezeichneten Bereich verlaufen die Kurven einigermaßen konstant, was auf einen stabilen Fügeprozess und eine optimale Ausbildung der Verbindung schließen lässt.Between the lower and upper limits of the set energy in the area denoted C, the curves are reasonably constant, which suggests a stable joining process and optimum connection formation.
In diesem Bereich schwankt die Kopfzugfestigkeit (Kurve c) am wenigsten, und auch das zweite Maximum des Reaktionskraftverlaufes und die Setzbolzen-Endlage sind in diesem Bereich relativ konstant. Eigenschaften wie optische Qualität und Festigkeit der Verbindung sind hierbei weitgehend gleich bleibend, sodass eine hohe Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit des Fügeprozesses sichergestellt ist.In this range, the head tensile strength (curve c) varies the least, and the second maximum of the reaction force curve and the set screw end position are relatively constant in this area. Properties such as optical quality and strength of the connection are largely constant, so that a high reproducibility and comparability of the joining process is ensured.
Aus dem Diagramm der
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher der Fügeprozess in Abhängigkeit von den beiden Kennwerten zweites Maximum des Reaktionskraftverlaufes und Setzbolzen-Endlage gesteuert oder geregelt.According to a preferred embodiment of the invention, therefore, the joining process is controlled or regulated as a function of the two characteristic values of the second maximum of the reaction force profile and setting bolt end position.
Anhand der Diagramme der
In dem Diagramm der
Wie aus dem Diagramm ersichtlich, hat die Anfangslage der Rondelle einen erheblichen Einfluss auf das erste Maximum der Reaktionskraft. Im ungünstigsten Fall (R1 = –1) fällt das Eindringen der Bolzenspitze in die Bauteile mit dem Losreißen der Rondelle zusammen, was zu einer entsprechend großen Reaktionskraft führt. Dies wiederum hat einen erheblichen Einfluss auf die Festigkeit der Verbindung. So betrug bei den durchgeführten Versuchen die Maximalkraft der Kopfzugfestigkeit 0,30 kN bei R1 = –1, 1,35 kN bei R1 = 0 und 1,79 kN bei R1 = +1.As can be seen from the diagram, the initial position of the rondel has a considerable influence on the first maximum of the reaction force. In the worst case (R1 = -1), the penetration of the bolt tip into the components coincides with the rupture of the rondel, which leads to a correspondingly large reaction force. This in turn has a significant impact on the strength of the connection. Thus, in the experiments carried out, the maximum force of the head tensile strength was 0.30 kN at R1 = -1, 1.35 kN at R1 = 0 and 1.79 kN at R1 = +1.
Anhand des Verlaufs der Reaktionskraft lässt sich daher die Anfangslage der Rondelle auf dem Bolzenschaft optimieren.Based on the course of the reaction force can therefore optimize the initial position of the Rondelle on the bolt shank.
In dem Diagramm der
Wie ersichtlich, hat die Kurve b (Schubkolbenprinzip) kein ausgeprägtes Minimum und kein ausgeprägtes zweites Maximum. Dies ist auf die geringere Eindringgeschwindigkeit zurückzuführen, die zu ständiger Reibung zwischen dem Bolzenschaft und dem Werkstoff der Bauteile führt. Erkennbar ist auch, dass die Reaktionskraft und damit die Belastung der Bauteile länger andauert.As can be seen, the curve b (thrust piston principle) has no pronounced minimum and no pronounced second maximum. This is due to the lower penetration rate, which leads to constant friction between the bolt shaft and the material of the components. It can also be seen that the reaction force and thus the load on the components last longer.
Die Kurve a (Schlagkolbenprinzip) hat ein größeres erstes Maximum und insbesondere ein ausgeprägtes, deutlich geringeres Minimum. Das niedrige Minimum deutet darauf hin, dass beim Durchtritt des Bolzenschaftes durch die Bauteile der plastifizierte Werkstoff radial nach außen beschleunigt wird, was eine entsprechende Druckentlastung zur Folge hat. Das zweite Maximum, das einen wichtigen Kennwert für die Verbindungsqualität darstellt, weist im Fall der Kurve a (Schlagkolbenprinzip) eine wesentlich geringere Streuung als im Fall der Kurve b auf.The curve a (impact piston principle) has a larger first maximum and in particular a pronounced, significantly lower minimum. The low minimum indicates that as the bolt shank passes through the components, the plasticized material is accelerated radially outwards, resulting in a corresponding pressure relief. The second maximum, which represents an important parameter for the quality of the connection, has a much lower dispersion in the case of the curve a (percussion piston principle) than in the case of the curve b.
Aus diesen Ergebnissen lässt sich folgern, dass sich mit einem nach dem Schlagkolbenprinzip arbeitenden Setzgerät gegenüber einem nach dem Schubkolbenprinzip arbeitenden Setzgerät Verbindungen mit deutlich geringeren Verformungen und höheren Festigkeiten reproduzierbar hergestellt werden können.From these results it can be concluded that with a setting device operating according to the percussion piston principle, connections with significantly lower deformations and higher strengths can be produced reproducibly in comparison with a setting device operating according to the thrust piston principle.
Das Diagramm der
Es wird nun nochmals auf
Dies lässt sich dadurch erreichen, dass das erste Maximum, das Minimum und das zweite Maximum möglichst klein gewählt werden. Eine Absenkung des zweiten Maximums lässt sich durch eine Verringerung der Setzenergie erreichen. Eine Absenkung des Minimums kann durch eine Erhöhung der Auftreffgeschwindigkeit erzielt werden. Auch die Verwendung von möglichst wenigen zu durchdringenden Grenzflächen kann hierzu beitragen. Eine Verringerung des ersten Maximums lässt sich durch eine Erhöhung der Auftreffgeschwindigkeit, Verschiebung der Anfangslage einer möglicherweise vorhandenen Rondelle in Richtung auf den Bolzenkopf, insbesondere durch den Verzicht auf eine Rondelle, sowie durch eine Erhöhung der Steifigkeit des Fügebereiches erzielen.This can be achieved by selecting the first maximum, the minimum and the second maximum as small as possible. A reduction of the second maximum can be achieved by reducing the set energy. Lowering the minimum can be achieved by increasing the impact speed. The use of as few as possible to penetrate interfaces may contribute to this. A reduction in the first maximum can be achieved by increasing the impact speed, shifting the initial position of a possibly existing disc in the direction of the bolt head, in particular by dispensing with a rondel, and by increasing the rigidity of the joint area.
Andererseits lässt sich der Abstand zwischen der Durchschlagsgrenze und den Extremwerten der Reaktionskraft durch eine Erhöhung der Durchschlagsgrenze vergrößern, was sich beispielsweise durch eine Erhöhung der Steifigkeit der Bauteile, eine höhere Auftreffgeschwindigkeit des Setzbolzens oder auch durch die Wahl des Setzgerätes (Schlagkolbenprinzip anstatt Schubkolbenprinzip) erreichen lässt.On the other hand, the distance between the breakdown limit and the extreme values of the reaction force can be increased by increasing the breakdown limit, which can be achieved, for example, by increasing the rigidity of the components, a higher impact velocity of the setting bolt or by choosing the setting device (percussion piston principle instead of thrust piston principle) ,
Die Durchschlaggrenze bzw. der Abstand zwischen den Extremwerten der Reaktionskraft und der Durchschlaggrenze können daher ebenfalls zur Überwachung und insbesondere zur Steuerung/Regelung des Fügeprozesses verwendet werden.The breakdown limit or the distance between the extreme values of the reaction force and the breakdown limit can therefore also be used for monitoring and in particular for controlling / regulating the joining process.
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