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DE102024001617A1 - Method for producing a connection between joining partners, in particular sheets, made of preferably different materials and corresponding connection - Google Patents

Method for producing a connection between joining partners, in particular sheets, made of preferably different materials and corresponding connection

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Publication number
DE102024001617A1
DE102024001617A1 DE102024001617.1A DE102024001617A DE102024001617A1 DE 102024001617 A1 DE102024001617 A1 DE 102024001617A1 DE 102024001617 A DE102024001617 A DE 102024001617A DE 102024001617 A1 DE102024001617 A1 DE 102024001617A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
joining
surface structures
connection
joining partners
edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024001617.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Matthias Hermes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fachhochschule Suedwestfalen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Original Assignee
Fachhochschule Suedwestfalen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fachhochschule Suedwestfalen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts filed Critical Fachhochschule Suedwestfalen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Priority to DE102024001617.1A priority Critical patent/DE102024001617A1/en
Publication of DE102024001617A1 publication Critical patent/DE102024001617A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen Fügepartnern (2, 3), bei dem mittels gegengleich ausgebildeter und ineinander gefügter Oberflächenstrukturen (8, 9) eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den Fügepartnern (2, 3) hergestellt wird. Hierbei werden die Oberflächenstrukturen (8, 9) randseitig in mindestens je einem sich in zu fügender Lage der Fügepartner (2, 3) zueinander überlappenden Randbereich angeordnet, wobei zumindest der Randbereich des ersten Fügepartners (2) umformtechnisch derart verformt wird, dass die Dickenabmessungen in diesem Randbereich verringert und die Oberflächenstrukturen (8, 9) in den dickenreduzierten Randbereich (7) eingebracht werden, die zu den Oberflächenstrukturen (8, 9) des Randbereichs des ersten Fügepartners (2) passenden Oberflächenstrukturen (8, 9) in den Randbereich des zweiten Fügepartners (3) eingebracht werden, und erster und zweiter Fügepartner (2, 3) so einander abschnittsweise überlappend zueinander positioniert werden, dass die einander zuzuordnenden Oberflächenstrukturen (8, 9) der Randbereiche der beiden Fügepartner (2, 3) passend zueinander zu liegen kommen, und diese Randbereiche mit den Oberflächenstrukturen (8, 9) umformtechnisch miteinander gefügt werden. The invention relates to a method for producing a connection between joining partners (2, 3) in which a form-fitting and/or force-fitting connection between the joining partners (2, 3) is produced by means of identically designed and interlocked surface structures (8, 9). Here, the surface structures (8, 9) are arranged at the edge in at least one overlapping edge region of the joining partners (2, 3) in the position to be joined, wherein at least the edge region of the first joining partner (2) is deformed by forming such that the thickness dimensions in this edge region are reduced and the surface structures (8, 9) are introduced into the thickness-reduced edge region (7), the surface structures (8, 9) corresponding to the surface structures (8, 9) of the edge region of the first joining partner (2) are introduced into the edge region of the second joining partner (3), and the first and second joining partners (2, 3) are positioned in a section-by-section overlapping manner such that the corresponding surface structures (8, 9) of the edge regions of the two joining partners (2, 3) are aligned with each other, and these edge regions with the surface structures (8, 9) are joined together by forming. become.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen Fügepartnern, insbesondere zwischen Blechen, aus vorzugsweise unterschiedlichen Materialien gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine entsprechende Verbindung gemäß Oberbegriff des Anspruches 14.The invention relates to a method for producing a connection between joining partners, in particular between sheets, made of preferably different materials according to the preamble of claim 1, and to a corresponding connection according to the preamble of claim 14.

In den letzten Jahren zeigt sich ein verstärkter Trend zur Verwendung von Multimaterialstrukturen in Fahrzeugen. Dieser wird noch verstärkt durch die erhöhten Leichtbau- und Sicherheitsanforderungen im Bereich der Karosserie. Das bedingt häufig, dass verschiedene Metallblechstrukturen miteinander gefügt werden müssen. Die Fügetechnik ist hierbei in einem starken Wandel, da aus Gründen der Crashsicherheit weiche verformbare Blechwerkstoffe oftmals mit hoch- oder ultrahochfesten Werkstoffen gefügt werden müssen, da sowohl ein guter Insassenschutz der Fahrgastzelle als auch eine Energieaufnahme im Crashfall von der Fahrgastzelle angebundenen Bereichen eines Kraftfahrzeugs gewünscht wird. Die Verwendung von Schweißverbindungen ist dabei sehr problematisch, da insbesondere hochfeste Karosseriewerkstoffe in der Regel nur eine geringe Schweißbarkeit aufweisen. Unmöglich sind nach derzeitigem Stand die schweißtechnische Verbindung von Aluminiumwerkstoffen mit Stahlwerkstoffen, obwohl diese Verbindungen in modernen Leichtbaukarosserien im Trend sind.In recent years, there has been a growing trend towards the use of multi-material structures in vehicles. This trend is further intensified by the increased demands for lightweight construction and safety in the area of vehicle bodies. This often necessitates the joining of various sheet metal structures. Joining technology is undergoing significant change in this area, as soft, deformable sheet metal materials often need to be joined with high- or ultra-high-strength materials for crash safety reasons. This is because both good occupant protection in the passenger compartment and energy absorption in the event of a crash by the areas of the vehicle connected to the passenger compartment are desired. The use of welded joints is very problematic in this context, as high-strength body materials, in particular, generally exhibit poor weldability. Currently, welding aluminum and steel materials is not feasible, even though these connections are trending in modern lightweight vehicle bodies.

Ein weiterer Aspekt bleibt beim Fahrzeugleichtbau in der aktuellen Betrachtung häufig völlig unberücksichtigt: Insbesondere Mobilitätssysteme wie Kraftfahrzeug-Strukturen weisen mit der Verwendung von Multimaterialstrukturen unzureichende Voraussetzungen für eine Umsetzbarkeit von Recyclingverfahren, die sogenannten R-Strategien aufgrund einer großen Bandbreite schwer trennbarer Fügemethoden auf. Die Rohkarosserien werden daher aktuell nicht sortenrein in den Wertstoffkreislauf zurückgegeben. Eine wichtige Fragestellung ist daher, inwieweit eine verbesserte Zerlegbarkeit dieser Strukturen ermöglicht werden kann.Another aspect is often completely overlooked in current discussions about lightweight vehicle construction: Mobility systems, particularly vehicle structures, often employ multi-material structures that present insufficient conditions for implementing recycling processes, the so-called R-strategies, due to a wide range of joining methods that are difficult to separate. As a result, car bodies are currently not returned to the recycling loop in a sorted manner. An important question, therefore, is to what extent improved disassembly of these structures can be achieved.

Die aktuelle Fügetechnik weist hier deutliche Nachteile auf. Schweißverbindungen sind mit modernen Leichtbauwerkstoffen und Multimaterialverbindungen oftmals schwer einsetzbar und beim Lebenszyklusende ergibt sich eine schlechte Trennbarkeit der Verbindungen. Klebverbindungen sind mit vielen Nachteilen, beispielsweise der Alterung und der begrenzten Festigkeit, verbunden. Die Relevanz wird in der Altfahrzeug-Verordnung (2020) dargelegt. Die sortenreine Trennung im Bereich der Rohkarosserie ist bislang aufgrund der Fügeverbindungen nur bedingt realisierbar.Current joining technologies have significant drawbacks. Welded joints are often difficult to implement with modern lightweight materials and multi-material connections, and at the end of their life cycle, the joints are difficult to separate. Adhesive bonds are associated with many disadvantages, such as aging and limited strength. The relevance of these issues is outlined in the End-of-Life Vehicles Directive (2020). Currently, the separation of materials by type in the body-in-white stage is only partially achievable due to the existing joining methods.

Falzverbindungen sind problematisch in der Realisierung von stumpfen Blechverbindungen, da die Umformoperationen komplex sind und schwierig im Karosseriebau einsetzbar sind.Folded joints are problematic in the realization of butt sheet metal joints, as the forming operations are complex and difficult to use in car body construction.

Niet- und Clinchverbindungen, bei denen Materialabschnitte der zu verbindenden Materialien umformtechnisch miteinander verpresst oder Niete in Bohrungen der zu verbindenden Bauteile eingesteckt und endseits verpresst werden, bieten nur eine punktförmige Lastübertragung.Rivet and clinch connections, in which sections of material to be joined are pressed together using forming techniques or rivets are inserted into bores of the components to be joined and pressed at the end, only offer a point-like load transfer.

Aus dem Stand der Technik ergeben sich einige Ansätze, Multimaterialverbindungen durch andersartige Fügetechniken miteinander zu verbinden.The current state of the art offers several approaches to joining multi-material connections using different joining techniques.

Die JP 04 182 007 A offenbart ein Verfahren zum Verbinden von Blechen, die an den Rändern kämmende Strukturen wie bei einem Puzzle zur Verbindung der Puzzleteile miteinander aufweisen. Diese werden allerdings stoßend ineinander geführt. The JP 04 182 007 A It discloses a method for joining sheets of metal that have interlocking structures at their edges, similar to a puzzle piece for connecting the puzzle pieces. However, these structures are butted together.

Auf der Internetseite der RWTH Aachen „ https://www.ibf.rwth-aachen.de/cms/ IBF/Forschung/ Querschnittsthemen/-peqi/Werkstoffe-verbinden/ “ wird von Aron Ringel unter der Überschrift „Formschlüssiges Walzen“ eine Verbindungstechnik durch Verklammerung von Oberflächenstrukturen durch umformtechnische oder gießtechnische Verbundherstellung angegeben. Hierzu werden mittels eine Bandprofilierwalzwerkes flächendeckend Kanalstrukturen in eine der zu verbindenden Oberflächen eingebracht und ggf. mit Hinterschnitten versehen. Der andere Fügepartner wird dann umformtechnisch oder gießtechnisch vollflächig mit dieser vorbereiteten Oberfläche verbunden.On the website of RWTH Aachen “ https://www.ibf.rwth-aachen.de/cms/ IBF/Research/Cross-cutting topics/-peqi/Materials-connect/ Aron Ringel describes a joining technique under the heading "Form-locking rolling" that involves clamping surface structures together through forming or casting processes. For this purpose, channel structures are created across the entire surface of one of the surfaces to be joined using a strip profiling rolling mill, and undercuts may be added if necessary. The other joining partner is then fully bonded to this prepared surface using forming or casting processes.

Aus der US 3131471 ist ebenfalls ein Verfahren zum flächigen Fügen von Blechen mittels Walzen bekannt, wobei in den Blechen vor dem Walzen flächig begrenzt Mikrostrukturen eingebracht werden, die sich aber über die gesamte Oberfläche der Fügepartner gleichmäßig verteilen. Dabei haben das obere und das untere Blech jeweils kämmende Strukturen und werden walztechisch an diesen Mikrostrukturen über ihre ganze Fläche miteinander verbunden.From the US 3131471 A method for joining sheets over a surface using rollers is also known, wherein microstructures are introduced into the sheets before rolling, but these structures are distributed uniformly over the entire surface of the joining partners. The upper and lower sheets each have interlocking structures and are joined together by rolling over these microstructures across their entire surface.

Nachteilig an diesen Verbindungen ist vor allem, das ein Wiederauftrennen dieser Verbindungen etwa zum Recycling (gemäß sog. R-Strategien), aber auch etwa bei Reparaturen nahezu unmöglich zerstörungsfrei ausgeführt werden kann, da sich die Bleche vollflächig überdecken und miteinander verbunden sind. Dadurch ist zwar die Verbindung Bleche unterschiedlicher Materialien möglich, gerade in Bezug auf die R-Strategien sind die erzeugten Multimaterialbleche aber nicht besser als z.B. verschweißte oder verklebte Bleche.A major disadvantage of these connections is that they can be almost impossible to separate non-destructively, for example for recycling (according to so-called R-strategies) or for repairs, because the sheets completely overlap and are bonded together. While this allows for the joining of sheets of different materials, the resulting multi-material sheets are no better than, for example, welded or bonded sheets, especially with regard to R-strategies.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verbesserung der Verbindung von insbesondere Blechen aus z.B. verschiedenen Werkstoffen zu ermöglichen, die sich zumindest abschnittsweise überdecken und bei denen eine verbesserte Trennung voneinander etwa zu Recyclingzwecken ermöglicht werden soll.The object of the present invention is therefore to enable an improvement in the joining of, in particular, sheets made of, for example, different materials which overlap at least partially and in which improved separation from each other is to be made possible, for example for recycling purposes.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich Erfindung hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich der Verbindung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 14 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the problem according to the invention is achieved with respect to the method by the characterizing features of claim 1 and with respect to the connection by the characterizing features of claim 14 in conjunction with the features of the respective preamble. Further advantageous embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.

Die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen Fügepartnern, insbesondere zwischen Blechen, aus vorzugsweise unterschiedlichen Materialien, bei dem mittels gegengleich ausgebildeter und ineinander gefügter Oberflächenstrukturen eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den Fügepartnern hergestellt wird. Ein derartiges gattungsgemäßes Verfahren wird dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter entwickelt, indem die gegengleich ausgebildeten und ineinander zu fügenden Oberflächenstrukturen der Fügepartner randseitig in mindestens je einem sich in zu fügender Lage der Fügepartner zueinander überlappenden Randbereich angeordnet werden, wobei zumindest der Randbereich des ersten Fügepartners umformtechnisch derart verformt wird, dass die Dickenabmessungen in diesem Randbereich verringert und die Oberflächenstrukturen in den dickenreduzierten Randbereich eingebracht werden, die zu den Oberflächenstrukturen des Randbereichs des ersten Fügepartners passenden Oberflächenstrukturen in den Randbereich des zweiten Fügepartners, vorzugsweise unter Reduzierung der Dickenabmessungen auch in diesem Randbereich, eingebracht werden, erster und zweiter Fügepartner so einander abschnittsweise überlappend zueinander positioniert werden, dass die einander zuzuordnenden Oberflächenstrukturen der Randbereiche der beiden Fügepartner passend zueinander zu liegen kommen, und diese Randbereiche mit den Oberflächenstrukturen umformtechnisch miteinander gefügt werden.The invention relating to the method is based on a method for producing a connection between joining partners, in particular between sheets, made of preferably different materials, in which a form-fitting and/or force-fitting connection between the joining partners is produced by means of identically designed and interlocked surface structures. Such a generic method is further developed in accordance with the invention by arranging the identically formed and interlocking surface structures of the joining partners at their edges in at least one edge region each, which overlaps with each other in the position to be joined of the joining partners, wherein at least the edge region of the first joining partner is deformed by forming technology in such a way that the thickness dimensions in this edge region are reduced and the surface structures are introduced into the thickness-reduced edge region, the surface structures matching the surface structures of the edge region of the first joining partner are introduced into the edge region of the second joining partner, preferably also reducing the thickness dimensions in this edge region, the first and second joining partners are positioned in a section-by-section overlapping manner so that the corresponding surface structures of the edge regions of the two joining partners are aligned with each other, and these edge regions with the surface structures are joined together by forming technology.

Dabei werden die beiden zu fügenden Fügepartner wie z.B. Bleche jeweils in den später aneinander festzulegenden Randbereichen mit ineinander passenden Oberflächenstrukturen wie z.B. Rillen, Vorsprüngen, Hakenstrukturen oder dgl. Formen versehen. Diese können in Fügerichtung glatt, etwa prismatisch sein oder aber auch Hinterschneidungen aufweisen und ähnliche wie Schlüssel und Schloss ineinanderpassen. Hierbei werden der oder die Randbereiche zusätzlich in ihrer Dicke z.B. umformtechnisch reduziert, so dass sich nach dem Fügen der beiden Fügepartner im sich überlappenden Randbereich im Wesentlichen wieder die Dicke ergibt, die die Fügepartner vor der Umformung hatten. Die Fügepartner werden dann in den aneinander festzulegenden Randbereichen kämmend übereinandergelegt und so miteinander umformtechnisch gefügt, dass das gefügte Blech eine etwa gleichmäßige Dicke aufweist. Es entsteht eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige, aber vorzugsweise reversible Verbindung zwischen den Oberflächenstrukturen der Randbereiche der beiden Fügepartner. Dabei soll die Materialdicke innerhalb der Fügezone insgesamt weitgehend den Ausgangsblechstärken der Fügepartner entsprechen und keine Aufdickungen und Überlappungen aufweisen. Hierzu wird in zwei Prozessschritten die Fügeverbindung aufgebaut:

  • • Der erste Schritt ist die Vorbereitung der Randbereiche der Fügepartner durch einen vorzugsweise umformtechnischen Prozess. Beispielsweise kann mittels Blechmassivumformen durch Walzen oder ein inkrementelles Schmieden die Dicke der Randbereiche verringert und die Oberflächenstrukturen in die Randbereiche der Fügepartner eingebracht werden. Dies erfolgt in der Regel bei beiden Fügepartnern symmetrisch.
  • • Im zweiten Schritt werden die Fügepartner zueinander derart positioniert, dass die Oberflächenstrukturen der Randbereiche zueinander passend übereinander zu liegen kommen. Es folgt dann ein zweiter Umformschritt, der die beiden Randbereiche mittels der Oberflächenstrukturen form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindet. Dies wiederum kann durch einen Walzprozess oder ein inkrementelles Umformen mit linearer Werkzeugbewegung erfolgen.
In this process, the two components to be joined, such as sheet metal, are each provided with interlocking surface structures, such as grooves, protrusions, hooks, or similar shapes, in the edge areas to be defined later. These structures can be smooth, perhaps prismatic, in the joining direction, or they can have undercuts and fit together like a key and lock. The thickness of the edge area(s) is then reduced, for example, by forming, so that after joining the two components, the overlapping edge area essentially regains the thickness the components had before forming. The components are then interlocked in the edge areas to be defined and joined by forming in such a way that the joined sheet has a roughly uniform thickness. This creates a positive-locking and/or force-locking, but preferably reversible, connection between the surface structures of the edge areas of the two components. The material thickness within the joining zone should largely correspond to the initial sheet thicknesses of the joining partners and exhibit no thickening or overlapping. The joint is built up in two process steps to achieve this:
  • • The first step is the preparation of the edge areas of the joining partners, preferably through a forming process. For example, sheet metal forming by rolling or incremental forging can reduce the thickness of the edge areas and introduce surface structures into the edge areas of the joining partners. This is generally done symmetrically on both joining partners.
  • • In the second step, the joining partners are positioned relative to each other so that the surface structures of the edge areas align perfectly. This is followed by a second forming step that joins the two edge areas together using the surface structures, either through a form-fit and/or force-fit connection. This can be achieved through a rolling process or incremental forming with linear tool movement.

Hierdurch wird zwischen den sich überlappenden Randbereichen der Fügepartner eine innige, aber vorteilhaft wieder lösbare Verbindung geschaffen, die zudem hinsichtlich der Geometrie und Dicke der Fügepartner so ausgelegt werden kann, dass sie gleich oder nur wenig dicker als die Dicke der Fügepartner vor der Verbindung ist. Damit lassen sich quasi glatte Übergänge zwischen Fügepartnern auch unterschiedlicher Materialien herstellen, wie sie etwa im Bereich des Karosseriebaus von Vorteil sind.This creates a close, yet advantageously detachable, connection between the overlapping edges of the joining partners. Furthermore, this connection can be designed with respect to the geometry and thickness of the joining partners so that it is equal to, or only slightly thicker than, the thickness of the joining partners before joining. This allows for virtually seamless transitions between joining partners, even those made of different materials, which is particularly advantageous in automotive body construction.

Von Vorteil ist es, wenn die Oberflächenstrukturen der Randbereiche der beiden Fügepartner vorzugsweise prismatisch ineinander fügbar und/oder Hinterschneidungen aufweisend ausgebildet werden und passend ineinander greifen. Werden etwa auf einem Fügepartner im Randbereich prismatisch ausgebildete, von dem Randbereich abstehende Vorsprünge vorgesehen und in dem Randbereich des anderen Fügepartners entsprechende Vertiefungen, so können dieses prismatischen Vorsprünge und Vertiefungen senkrecht zur Ebene des Randbereichs kraftschlüssig gefügt werden. Gleichzeitig wirken die Vorsprünge und Vertiefungen parallel zur Ebene des Randbereichs formschlüssig miteinander und erlauben dadurch eine hohe Belastbarkeit der Verbindung parallel zur Ebene des Randbereichs. Es ist daher mit Hilfe der vielfach variierbaren Form der zueinander passenden Oberflächenstrukturen der Randbereiche, die Verbindung zwischen den Fügepartnern belastungsgerecht zu gestalten. Gleichzeitig ist es aber auch möglich, etwa im Rahmen des Recycling der Fügepartner die Verbindung relativ einfach wieder zu lösen, indem die Verbindung entlang der kraftschlüssig festgelegten Richtung wieder derart zu belasten, dass sich die kraftschlüssige Verbindung wieder trennt und die Fügepartner dadurch voneinander gelöst werden können. Dies vereinfacht die sortenreine Trennung ungemein.It is advantageous if the surface structures of the edge regions of the two joining partners are preferably designed to be prismatically interlocked and/or to have undercuts, and thus interlock appropriately. For example, if prismatically shaped projections extending from the edge region are provided on one joining partner and incorporated into the edge region... If the surfaces of the joining partners have corresponding recesses, these prismatic projections and recesses can be joined force-fitted perpendicular to the plane of the edge region. Simultaneously, the projections and recesses interlock in a form-fit manner parallel to the plane of the edge region, thus enabling a high load-bearing capacity of the connection parallel to the plane of the edge region. Therefore, the connection between the joining partners can be designed to withstand the load by using the highly variable shapes of the matching surface structures of the edge regions. At the same time, it is also possible, for example during recycling of the joining partners, to relatively easily disassemble the connection by subjecting it to a load along the force-fit direction in such a way that the force-fit connection separates and the joining partners can be separated. This greatly simplifies the separation of materials by type.

Von Vorteil ist es, wenn die Verbindung zwischen den Fügepartnern so gestaltet wird, dass abhängig von der Hauptbelastung der Verbindung zwischen den Fügepartnern die Oberflächenstrukturen der beiden Fügepartner formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dies kann durch die Form und die Anordnung der Oberflächenstrukturen wie z.B. linienförmige Strukturen wie etwa Rillen oder punktuelle Strukturen wie etwa lokale Vorsprünge und Vertiefungen erreicht werden. Eine Variation und Kombination derartiger Oberflächenstrukturen sind dabei keine Grenzen gesetzt. Insbesondere die Gestaltung der Formschlüssigkeit lässt hierbei viele Möglichkeiten der Beeinflussung der Festigkeit der Verbindung zwischen den Oberflächenstrukturen zu.It is advantageous if the connection between the joining partners is designed in such a way that, depending on the main load on the connection, the surface structures of both partners are positively and/or force-fitted. This can be achieved through the shape and arrangement of the surface structures, such as linear structures like grooves or point structures like local protrusions and depressions. There are no limits to the variation and combination of such surface structures. In particular, the design of the positive fit allows for many possibilities influencing the strength of the connection between the surface structures.

Von Bedeutung ist es, dass bei der Herstellung der Verbindung der randseitigen Oberflächenstrukturen Umformoperationen ausgeführt werden, die zu Werkstoffverschiebungen innerhalb der Fügezone führen und, vorzugsweise mehrere, Hinterschnitte zwischen den verbundenen Oberflächenstrukturen der Fügepartner erzeugen. Hierbei kann neben einem reinen Zusammendrücken der Oberflächenstrukturen der beiden Fügepartner etwa durch Walzen auch dafür gesorgt werden, dass sich die Oberflächenstrukturen der Fügepartner nach dem eigentlichen Fügen noch stärker miteinander verklammern und damit die Festigkeit der Verbindung erhöhen. So ist es z.B. denkbar, dass durch die Umformoperationen gezielt das Material der Oberflächenstrukturen eines der Fügepartner in Bereiche der Oberflächenstrukturen des anderen Fügepartners hinein fließt, dass dort vorhandene hinterschnittene Bereiche gefüllt werden und die Oberflächenstrukturen sich innig miteinander verhaken. Hierzu können etwa Vorsprünge des einen Fügepartners so umformtechnisch verformt werden, dass sie hinterschnittene Bereiche der Oberflächenstrukturen des anderen Fügepartners hintergreifen und sich an diesen verklammern. Denkbar ist es hierbei, dass die Umformoperationen zur Herstellung der Hinterschnitte durch mehrstufige und/oder kurvenförmig ausgeführte Werkzeugbewegungen von Umformwerkzeugen vorgenommen werden, die das Material der Oberflächenstrukturen eines der Fügepartner seitlich zu der Ebene des Randbereich des Fügepartners verschieben.It is important that forming operations are performed during the joining of the edge surface structures. These operations lead to material displacements within the joining zone and preferably create multiple undercuts between the joined surface structures of the joining partners. In addition to simply compressing the surface structures of the two joining partners, for example by rolling, it is also possible to ensure that the surface structures of the joining partners interlock even more strongly after the actual joining process, thus increasing the strength of the connection. For example, it is conceivable that the forming operations specifically cause the material of the surface structures of one joining partner to flow into areas of the surface structures of the other joining partner, filling existing undercut areas and causing the surface structures to interlock intimately. For this purpose, protrusions of one joining partner can be deformed in such a way that they engage undercut areas of the surface structures of the other joining partner and interlock with them. It is conceivable that the forming operations for producing the undercuts are carried out by multi-stage and/or curved tool movements of forming tools, which move the material of the surface structures of one of the joining partners laterally to the plane of the edge area of the joining partner.

In weiterer Ausgestaltung kann das Einbringen der randseitigen Oberflächenstrukturen der beiden Fügepartner und/oder das Fügen der randseitigen Oberflächenstrukturen der beiden Fügepartner miteinander durch Massivumformung, insbesondere Blechmassivumformung mittels Walzen, oder inkrementelles Umformen, vorzugsweise Schmieden mit vorzugsweise linearer Werkzeugbewegung, vorgenommen werden. Derartige Verfahren lassen sich einfach durchführen und auch automatisieren, so dass eine wiederholbare und damit gleichmäßige Umformung der Oberflächenstrukturen erfolgt. Auch können diese Umformverfahren einfach in Serienprozessen, vorzugsweise beim Pressen von insbesondere Karosserieteilen oder in Biegepressen vorgenommen werden und erlaube damit hohe Stückzahlen der hergestellten Verbindung in kurzer Zeit. Es ist allerdings auch denkbar, dass das Einbringen der randseitigen Oberflächenstrukturen der beiden Fügepartner und/oder das Fügen der randseitigen Oberflächenstrukturen der beiden Fügepartner miteinander mit Hilfe von Fügewerkzeugen, vorzugsweise in Form von Roboter geführten Werkzeugen, oder Handwerkzeugen vorgenommen wird. Dies ist etwa für kleine Serien oder Einzelwerkstücke sinnvoll, ggf. auch für komplexe Umformungen der Oberflächenstrukturen, die bestimmte Kinematiken der Bewegung des Umformwerkzeuges erfordern.In a further embodiment, the introduction of the edge surface structures of the two joining partners and/or the joining of the edge surface structures of the two joining partners to each other can be carried out by bulk forming, in particular sheet metal bulk forming by rolling, or incremental forming, preferably forging with preferably linear tool movement. Such processes are easy to perform and can also be automated, so that a repeatable and therefore uniform forming of the surface structures is achieved. These forming processes can also be easily carried out in series production, preferably during the pressing of body parts in particular or in press brakes, thus allowing for high production volumes of the joint in a short time. However, it is also conceivable that the introduction of the edge surface structures of the two joining partners and/or the joining of the edge surface structures of the two joining partners to each other is carried out with the aid of joining tools, preferably in the form of robot-guided tools, or hand tools. This is useful for small series or individual workpieces, and possibly also for complex forming of surface structures that require certain kinematics of the movement of the forming tool.

Weiterhin ist es denkbar, dass eine zusätzliche Wärmeeinbringung durch induktions-, konduktions- oder laserbasierter Erwärmung der Randbereiche erfolgt, um die Kaltverfestigung des mindestens einen Randbereichs durch die Reduzierung seiner Dickenabmessungen zu begrenzen. Hierdurch wird eine gezielte Beeinflussung der Fügepartner in den einander zugeordneten Randbereichen möglich, was dazu genutzt werden kann, dass die Festigkeit der Fügepartner in den Randbereichen nach der Dickenreduzierung und der Umformung gezielt der ursprünglichen Festigkeit der Fügepartner wieder angenähert wird oder dieser entspricht.Furthermore, it is conceivable that additional heat input can be achieved through induction, conduction, or laser-based heating of the edge regions to limit work hardening of at least one edge region by reducing its thickness. This allows for targeted control of the joining partners in their respective edge regions, which can be used to restore the strength of the joining partners in the edge regions after thickness reduction and forming to approximately or equal to their original strength.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Verbindung der randseitigen Oberflächenstrukturen der beiden Fügepartner derart ausgebildet wird, dass die Verbindung in einer Richtung, vorzugsweise der üblichen Belastungsrichtung der Verbindung, als formschlüssige Verbindung wirkt, jedoch in einer Trennrichtung kraftschlüssig wirkt. Hierdurch wird in die Verbindung quasi eine kodierte Festigkeitsverteilung eingebaut, die am Lebensende der Fügepartner zu einer einfachen und gezielten Trennung der Fügepartner voneinander genutzt werden kann. Sorgt man dafür, dass die Oberflächenstrukturen der beiden Fügepartner in einer Belastungsrichtung, typischerweise der Hauptbelastungsrichtung formschlüssig ist, in einer dazu etwa senkrechten Belastungsrichtung, der Trennrichtung, aber kraftschlüssig erfolgt, so kann durch Belastung der Verbindung in der senkrechten Belastungsrichtung gezielt eine Trennung der Verbindung herbeigeführt werden, die einfach auszuführen ist und eine saubere Trennung der Fügepartner und damit ein sortenreines Recycling ermöglicht. Durch Belastung der kraftschlüssigen Verbindung mit einer Trennkraft in der Trennrichtung wird dann ein Auftrennen der Verbindung bewirkt und eine sortenreine Trennung der Fügepartner zum Ende des Lebenszyklus der Fügepartner ermöglicht. Dies kann etwa durch Werkzeuge erreicht werden, die für die Materialtrennung günstige Kräfte auf die, vorzugsweise in Wirkung der Auftrennkraft, kraftschlüssige Fügeverbindung der randseitigen Oberflächenstrukturen wirken lassen.It is particularly advantageous if the connection of the edge surface structures of the two joining partners is designed in such a way that the connection is in one direction, preferably the usual one. The connection acts as a positive-locking connection in one direction of loading, but as a force-locking connection in a separation direction. This effectively incorporates a coded strength distribution into the connection, which can be used at the end of the joining partners' service life for a simple and targeted separation of the joining partners. If the surface structures of the two joining partners are designed to be positive-locking in one loading direction, typically the main loading direction, but force-locking in a roughly perpendicular loading direction, the separation direction, then a controlled separation of the connection can be achieved by loading the connection in the perpendicular loading direction. This separation is simple to execute and allows for clean separation of the joining partners, thus enabling single-material recycling. By loading the force-locking connection with a separation force in the separation direction, the connection is then broken, enabling the single-material separation of the joining partners at the end of their service life. This can be achieved, for example, by tools that exert forces favorable for material separation on the friction-fit joining of the edge surface structures, preferably in effect of the separating force.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verbindung zwischen Fügepartnern, insbesondere zwischen Blechen, aus vorzugsweise unterschiedlichen Materialien, mit gegengleich ausgebildeten und ineinander fügbaren Oberflächenstrukturen zur Herstellung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Fügepartnern. Die Vorteile und Eigenschaften einer derartigen Verbindung wurden schon zu dem erfindungsgemäßen Verfahren ausführlich erläutert und dargestellt, so dass an dieser Stelle hierauf vollumfänglich Bezug genommen werden soll.The invention further relates to a connection between joining partners, in particular between sheets, preferably made of different materials, with identically designed and interlocking surface structures for producing a form-fit and/or force-fit connection between the joining partners. The advantages and properties of such a connection have already been explained and described in detail in relation to the method according to the invention, so that full reference will be made here to that explanation.

Ebenfalls betrifft die Erfindung Fügepartner, verbunden mittels einer Verbindung von miteinander gefügten randseitigen Oberflächenstrukturen gemäß Anspruch 14.The invention also relates to joining partners connected by means of a connection of joined edge-side surface structures according to claim 14.

Es zeigen:

  • 1 - eine schematische Darstellung des grundsätzlichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Stadienplans über die Verformung des Randbereichs des ersten Fügepartners bis zur umformtechnischen Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung mit dem zweiten Fügepartner,
  • 2 - eine alternative Gestaltung einer kraftschlüssigen Verbindung gemäß 1,
  • 3a, 3b - Darstellung von Möglichkeiten zur Auftrennung der kraftschlüssigen Verbindung gemäß 1 etwa zur Vorbereitung eines sortenreinen Recyclings,
  • 4 - eine schematische Darstellung des grundsätzlichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Stadienplans über die Verformung des Randbereichs des ersten Fügepartners bis zur umformtechnischen Herstellung der formschlüssigen Verbindung mit dem zweiten Fügepartner,
  • 5 - eine alternative Gestaltung einer mehrfach formschlüssigen Verbindung gemäß 4.
They show:
  • 1 - a schematic representation of the basic process of the inventive method in the form of a stage plan from the deformation of the edge region of the first joining partner to the forming-technical production of the force-fit connection with the second joining partner,
  • 2 - an alternative design of a force-fit connection according to 1 ,
  • 3a , 3b - Presentation of possibilities for separating the force-fit connection according to 1 for example, to prepare for single-stream recycling,
  • 4 - a schematic representation of the basic process of the inventive method in the form of a stage plan from the deformation of the edge area of the first joining partner to the forming-technical production of the positive-locking connection with the second joining partner,
  • 5 - an alternative design of a multi-way positive locking connection according to 4 .

In der 1 ist eine schematische Darstellung des grundsätzlichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Stadienplans über die Verformung des Randbereichs des ersten Fügepartners 2 bis zur umformtechnischen Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung 1 mit dem zweiten Fügepartner 3 zu erkennen. Der nur im zu verbindenden Randbereich dargestellte Fügepartner 2, hier ein Blech 2, wird gemäß den 1a bis 1d zwischen einem Oberstempel 4 und einem Gegenhalter 5 durch eine Druckkraft 6 verformt, wobei in den Oberstempel 4 Oberflächenstrukturen 8, 9 in Form eines Vorsprungs 8 und einer Einsenkung 9 eingearbeitet sind, die in den Randbereich des Fügepartners 2 eingedrückt werden und eine entsprechend gestufte Form des Randbereichs des Fügepartners 2 ergeben, wie dies in der 1c genauer zu erkennen ist. Ebenfalls wird der Randbereich des Fügepartners 2 durch den Abflachungsbereich 21 des Oberstempels 4 in seiner Dicke reduziert und fließt in den Bereich unterhalb des Oberstempels 4 und bildet nach der Umformung einen Bereich 7 geringerer Dicke. Oberstempel 4 und Gegenhalter 5 können eine lineare Kraft 6 auf den Randbereich des Fügepartners 2 ausüben, es ist aber auch denkbar, Oberstempel 4 und Gegenhalter 5 in Form von Walzen 13 auszubilden, zwischen denen der Randbereich des Fügepartners 2 hindurch geführt wird.In the 1 A schematic representation of the basic process of the inventive method is shown in the form of a stage plan, depicting the deformation of the edge region of the first joining partner 2 up to the forming process that creates the force-fit connection 1 with the second joining partner 3. The joining partner 2, shown only in the edge region to be joined (here a sheet 2), is formed according to the 1a to 1d between an upper punch 4 and a counter-holder 5, deformed by a compressive force 6, wherein surface structures 8, 9 in the form of a projection 8 and a recess 9 are incorporated into the upper punch 4, which are pressed into the edge region of the joining partner 2 and result in a correspondingly stepped shape of the edge region of the joining partner 2, as shown in the 1c more precisely, the edge region of the joining partner 2 is also reduced in thickness by the flattening area 21 of the upper punch 4 and flows into the area below the upper punch 4, forming a region 7 of reduced thickness after forming. The upper punch 4 and counter-holder 5 can exert a linear force 6 on the edge region of the joining partner 2, but it is also conceivable to design the upper punch 4 and counter-holder 5 in the form of rollers 13, between which the edge region of the joining partner 2 is guided.

Nicht dargestellt, aber in analoger Weise wird der Fügepartner 3 in seinem entsprechenden Randbereich umgeformt, so dass auch er entsprechend zu den Oberflächenstrukturen 8, 9 des Fügepartners 2 passende, komplementäre Formen aufweist. Wie in den 1e bis 1h zu erkennen ist, werden die Randbereiche der Fügepartner 2, 3 in bestimmungsgemäßer Weise übereinander gelegt und die einander zugehörigen Oberflächenstrukturen 8, 9 der Fügepartner 2, 3 passend zueinander angeordnet. Durch Aufbringen einer Druckkraft 6 von passend geformtem Oberstempel 4 und Gegenhalter 5 werden aufgrund der Formgebung von Oberstempel 4 und Gegenhalter 5 die zu verformenden Abschnitte der Fügepartner 2, 3 ineinander gedrückt und bilden eine kraftschlüssige Verbindung der Fügepartner 2, 3 miteinander. Hierzu legen sich die Oberflächenstrukturen 8, 9 in Form eines Vorsprungs 8 und einer Einsenkung 9 des ersten Fügepartners 2 in die jeweilige Gegenform 9, 8 des zweiten Fügepartners 3 ein und werden aufgrund der Umformkraft 6 ineinander gedrückt. Hierdurch bildet sich eine innige Verbindung dieser Oberflächenstrukturen 8, 9 der Fügepartner 2, 3 miteinander, die in Richtung der Kraftwirkung der Kraft 6 kraftschlüssig wirkt. Wird hingegen die so gebildete Verbindung 1 in Richtung der Blechebene der Fügepartner 2, 3, also etwa auf Zug, belastet, so wirken die Oberflächenstrukturen 8, 9 der Fügepartner 2, 3 formschlüssig miteinander, wodurch in dieser Richtung eine wesentlich höhere Belastbarkeit der Verbindung 1 als in Richtung der Kraftwirkung der Kraft 6 vorliegt. Der gefügte Zustand der Verbindung 1 nach der zweiten Umformung ist in den 1g und 1h besser zu erkennen. Gemäß 1i kann diese Umformung zum Fügen der Fügepartner 2, 3 auch mittels Walzen 13 erfolgen, wobei an den dem Oberstempel 4 und dem Gegenhalter 5 entsprechenden Walzen 13 Schrägen 11 in entsprechender Weise angearbeitet sein können, die zusätzlich zum Verpressen des abgeflachten Endbereichs 7 der Randbereiche der Fügepartner 2, 3 und zum Einlegen dieser Endbereiche 7 in die Vertiefungen 12 dienen und eine weitgehend glatte Gestaltung des Bereichs der Verbindung 1 erlauben. Der Bereich der Verbindung 1 ist nur unwesentlich dicker als die Ausgangsdicke der Fügepartner 2, 3, was insbesondere in sichtbaren Bereichen der als Bleche ausgebildeten Fügepartner 2, 3 etwa an einer Karosserie von Vorteil sein kann.Not shown, but analogously, joining partner 3 is reshaped in its corresponding edge region so that it also exhibits complementary shapes matching the surface structures 8, 9 of joining partner 2. As in the 1e to 1h As can be seen, the edge regions of the joining partners 2, 3 are placed on top of each other in the intended manner, and the corresponding surface structures 8, 9 of the joining partners 2, 3 are arranged appropriately to each other. By applying a compressive force 6 from a suitably shaped upper punch 4 and counter-holder 5, the sections of the joining partners 2, 3 to be deformed are pressed together due to the shape of the upper punch 4 and counter-holder 5, forming a force-fit connection between the joining partners 2, 3. For this purpose, the surface structures 8, 9 align themselves in the form of a projection 8 and The first joining partner 2 is recessed into the respective counter-form 9, 8 of the second joining partner 3 and are pressed together by the forming force 6. This creates an intimate connection between these surface structures 8, 9 of the joining partners 2, 3, which acts as a frictional connection in the direction of the force 6. If, however, the connection 1 thus formed is subjected to a tensile load in the direction of the sheet plane of the joining partners 2, 3, the surface structures 8, 9 of the joining partners 2, 3 act as a positive-locking connection, resulting in a significantly higher load-bearing capacity of the connection 1 in this direction than in the direction of the force 6. The joined state of the connection 1 after the second forming operation is described in the 1g and 1 hour better to recognize. According to 1i This forming process for joining the joining partners 2, 3 can also be carried out using rollers 13, wherein the rollers 13 corresponding to the upper die 4 and the counter-holder 5 can have chamfers 11 machined in a corresponding manner. These chamfers serve not only to press the flattened end region 7 of the edge regions of the joining partners 2, 3 and to insert these end regions 7 into the recesses 12, thus allowing for a largely smooth design of the joint area 1. The joint area 1 is only slightly thicker than the initial thickness of the joining partners 2, 3, which can be particularly advantageous in visible areas of the joining partners 2, 3, which are formed as sheet metal, for example on a car body.

Die bei dem ersten Prozessschritt der Kantenvorbereitung eingebrachte Reduzierung der Blechdicke im Bereich 7, die sich auch nach erfolgtem Fügeschritt vor allem bei einer Längsbelastung durch geringere spannungsführende Querschnitte im Vergleich zum Ausgangsmaterial der Fügepartner 2, 3 auf die Belastbarkeit der Verbindung 1 auf den ersten Blick negativ auswirkt, wird durch die Kaltverfestigung bedingt durch die Massivumformoperationen der beiden Prozessschritte geheilt. Durch die Festigkeitssteigerung entsteht festigkeitsmäßig eine gleichwertige Verbindung 1 und es kann mindestens 70 bis sogar über 100% der Ausgangsbelastbarkeit der Fügepartner 2, 3 erzielt werden. Hierbei ist es auch denkbar, durch Erwärmung des Blechs im Bereich 7 eine gezielte Beeinflussung der Kaltverfestigung vorzunehmen.The reduction in sheet thickness introduced during the first process step of edge preparation in area 7, which, even after the joining step, appears to have a negative impact on the load-bearing capacity of the joint 1, especially under longitudinal loads, due to smaller stress-carrying cross-sections compared to the original material of the joining partners 2, 3, is compensated for by the work hardening caused by the bulk forming operations of the two process steps. This increase in strength results in a joint 1 with equivalent strength, and at least 70% to even over 100% of the original load-bearing capacity of the joining partners 2, 3 can be achieved. It is also conceivable to selectively influence the work hardening by heating the sheet in area 7.

In der 2 ist in zur 1 korrespondierender Weise eine andere Gestaltung der Verbindung 1 zu erkennen, bei der die Formgebung von Oberstempel 4 und Gegenhalter 5 mit Vorsprüngen 14 eine nutartig geformte Verklammerung 15 der Fügepartner 2, 3 hervorruft. Wiederum wird der erste Fügepartner 2 mit dem vorderseitigen Abflachungsbereich 21 in seiner Dicke reduziert und gestreckt, wobei die Oberflächenstrukturen 8, 9 in Form eines Vorsprungs 8 und einer Einsenkung 9 vom Oberstempel 4 unter Kraftwirkung der Kraft 6 eingebracht werden. Der Fügepartner 2 wird anschließend mit dem entsprechend gegengleich geformten Fügepartner 3 nun zwischen andere Oberstempel 4 und Gegenhalter 5 jeweils mit Vorsprüngen 14 eingebracht, wobei die Vorsprünge 14 die Bereiche 7 geringerer Dicke der Fügepartner 2, 3 nutartig umformen und in die Vertiefungen 8 des jeweilig anderen Fügepartners 3, 2 einlegen, wie dies in 2g und 2h besser zu erkennen ist. Auch hier ist wieder eine in Kraftrichtung der Kraft 6 kraftschlüssige Verbindung 1 zwischen den Fügepartnern 2, 3 gegeben, wird hingegen die Verbindung 1 in Richtung der Blechebene der Fügepartner 2, 3 belastet, also etwa auf Zug, so wirken die Oberflächenstrukturen 8, 9 der Fügepartner 2, 3 formschlüssig miteinander. Gemäß 2i kann auch diese Umformung zum Fügen der Fügepartner 2, 3 mittels Walzen 13 erfolgen.In the 2 is in to 1 Correspondingly, a different design of the connection 1 can be identified, in which the shaping of the upper punch 4 and counter-holder 5 with projections 14 creates a groove-like clamping action 15 between the joining partners 2, 3. Again, the thickness of the first joining partner 2 is reduced and stretched by the front flattened area 21, with the surface structures 8, 9 in the form of a projection 8 and a recess 9 being introduced by the upper punch 4 under the force 6. The joining partner 2 is then inserted with the correspondingly oppositely shaped joining partner 3 between other upper punches 4 and counter-holders 5, each with projections 14, the projections 14 forming the areas 7 of reduced thickness of the joining partners 2, 3 into a groove-like shape and inserting them into the recesses 8 of the respective other joining partner 3, 2, as shown in 2g and 2h which is easier to see. Here again, a force-fit connection 1 exists between the joining partners 2, 3 in the direction of force 6. However, if the connection 1 is loaded in the direction of the sheet plane of the joining partners 2, 3, i.e., under tension, the surface structures 8, 9 of the joining partners 2, 3 act in a form-fit manner with each other. According to 2i This forming process can also be used to join the joining partners 2, 3 by means of rollers 13.

In der 3 ist am Beispiel der Verbindung 1 der Fügepartner 2, 3 gemäß 1 dargestellt, wie die Verbindung 1 etwa zum sortenreinen Recycling der durchaus unterschiedlichen Materialien der Fügepartner 2, 3 wieder gelöst werden kann. In der 3a ist zu erkennen, dass die Fügepartner 2, 3 mittels Klemmeinrichtungen 16 oberseitig und unterseitig geklemmt und außerhalb des Bereichs der Verbindung 1 gehalten wird. Durch Verschwenken z.B. der rechten Klemmeinrichtungen 16, die an dem Fügepartner 3 angreifen, um eine Schwenkrichtung 17, werden die kraftschlüssig aneinander festgelegten Oberflächenstrukturen 8, 9 des Fügepartners 3 aus den Oberflächenstrukturen 8, 9 des anderen Fügepartners 2 heraus gehebelt und die Verbindung 1 dadurch gelöst.In the 3 The example of connection 1 shows the joining partners 2, 3 according to 1 The illustration shows how the bond 1 can be broken down again, for example, for the single-stream recycling of the quite different materials of the joining partners 2 and 3. In the 3a It can be seen that the joining partners 2, 3 are clamped on their upper and lower sides by means of clamping devices 16 and held outside the area of the connection 1. By pivoting, for example, the right clamping devices 16, which engage the joining partner 3, about a pivot direction 17, the frictionally interlocked surface structures 8, 9 of the joining partner 3 are levered out of the surface structures 8, 9 of the other joining partner 2 and the connection 1 is thereby released.

In der 3b ist eine andere Vorgehensweise zum Lösen der Verbindung 1 zu erkennen. Hierbei macht man sich zu Nutze, dass die Verbindung 1 der Fügepartner 2, 3 in Kraftrichtung der Kraft 6 kraftschlüssig ist und wesentlich geringere Belastungen aushält als in Richtung der Blechebene der Fügepartner 2, 3. Durch Trennstempel 22, die passend zu den Vertiefungen 8 bzw. den Vorsprüngen 9 bemessen und angeordnet werden, kann unter Einwirkung von Umformkräften 6 wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Oberflächenstrukturen 8, 9 der Fügepartner 2, 3 gelöst und die Verbindung 1 insgesamt aufgehoben werden. Bildlich gesprochen drücken die Trennstempel 22 die Oberflächenstrukturen 8, 9 des Fügepartners 3 aus den Oberflächenstrukturen 8, 9 des Fügepartners 2 heraus, sodass Fügepartner 1 und 2 voneinander gelöst werden können.In the 3b Another approach to breaking connection 1 can be identified. This approach takes advantage of the fact that the connection 1 between joining partners 2 and 3 is frictionally locked in the direction of force 6 and can withstand significantly lower loads than in the direction of the sheet plane of joining partners 2 and 3. By means of separating punches 22, which are dimensioned and arranged to match the recesses 8 and the projections 9, the frictionally locked connection between the surface structures 8 and 9 of joining partners 2 and 3 can be broken under the influence of forming forces 6, and connection 1 can be completely removed. Figuratively speaking, the separating punches 22 push the surface structures 8 and 9 of joining partner 3 out of the surface structures 8 and 9 of joining partner 2, so that joining partners 1 and 2 can be separated from each other.

Nach dem Fügen nach Art der Verbindung gemäß 1 wurden auf einer Universalprüfmaschine Untersuchungen durchgeführt. Zum einen wurde die Probe in Blechrichtung belastet. Dabei ergab sich eine Belastbarkeit von über 5000 N bei der betrachteten Probe. Eine zweite Probe mit der identischen Fügestrategie und identischem Werkstoff wurde mit einer Querkraft und einer Biegebelastung in einem Dreipunktbiegeversuch untersucht. Hierbei löste sich die Verbindung bereits bei 200 N. Die gezielte Einbringung von Lasten ermöglicht also eine Trennung der Verbindung 1, während unter anderen Lasten gute Festigkeitswerte erzielt werden können. Es handelt sich hier also um eine Verbindung, die eine kodierte Verbindung aufweist. Die Verbindung 1 ermöglich also bei einer gezielten Lastrichtung die Auflösung der Verbindung 1. Dies ist für die Anwendung von R-Methoden bei Multimaterialverbindungen sehr günstig, um sortenreine Trennungen zu ermöglichen.After joining according to the type of connection 1 Tests were carried out on a universal testing machine. Firstly, the sample was subjected to stress in the sheet metal direction. The test specimen demonstrated a load-bearing capacity exceeding 5000 N. A second specimen, using the same joining strategy and material, was subjected to a shear force and a bending load in a three-point bending test. In this test, the joint failed at a load of only 200 N. The targeted application of loads thus enables the separation of joint 1, while good strength values can be achieved under other loads. This indicates a bond with a coded connection. Therefore, joint 1 allows for its separation under a specific load direction. This is highly advantageous for the application of R-methods to multi-material joints, enabling separation of the individual material types.

In den 4 und 5 sind Abwandlungen der Verbindung 1 der Fügepartner 2 und 3 zu erkennen, die jeweils auch in Kraftrichtung 6 wirkende formschlüssige Anteile aufweisen. Hinsichtlich des grundsätzlichen Ablaufs der Herstellung der Verbindung 1 wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen und nur die Unterschiede erläutert.In the 4 and 5 Variations of the connection 1 between joining partners 2 and 3 can be identified, each of which also exhibits positive-locking elements acting in the direction of force 6. Regarding the basic procedure for producing connection 1, reference is made to the preceding explanations, and only the differences are discussed here.

Die Fügepartner 2 und 3 weisen durch die Gestaltung des Hinterschnitts 19 einen Formschluss auf. Durch die Elastizität des Blechwerkstoffes und Rückfederungseffekte, die bei dem Fügeschritt wirken, ist eine kraftschlüssige Verbindung in der Wirkungsweise überlagert. Die Vorbereitung erfordert dabei Umformungen, die einen Hinterschnitt 19 erzeugen und damit den Formschluss ermöglichen, wie nachfolgend beschrieben. Dies ist durch eine Mehrstufigkeit bzw. eine kurvenförmige Bewegung der Umformwerkzeuge 4, 5 und 13 erzielbar.The joining partners 2 and 3 exhibit a positive fit due to the design of the undercut 19. The elasticity of the sheet metal material and springback effects that occur during the joining process result in a superimposed force-fit connection. Preparation requires forming operations that create an undercut 19 and thus enable the positive fit, as described below. This can be achieved through a multi-stage or curved movement of the forming tools 4, 5, and 13.

Auch sind verstärkte Hinterschnitte mit einem verbesserten Formschluss denkbar. Die Verbindung 1 benötigt ebenfalls die oben genannte zweistufige Vorgehensweise, der zweite Fügeschritt erfordert jedoch komplexere Umformoperationen, die zu Werkstoffverschiebungen innerhalb der Fügezone führen, die mehrere Hinterschnitte 19 erzeugen und somit eine hochwertigere und festere Verbindung 1 herstellen können.Reinforced undercuts with improved interlocking are also conceivable. Connection 1 also requires the aforementioned two-stage procedure; however, the second joining step necessitates more complex forming operations that lead to material displacements within the joining zone, creating multiple undercuts 19 and thus producing a higher-quality and stronger connection 1.

Zur Herstellung eines für eine formschlüssige Verbindung 1 auch in Kraftrichtung der Kraft 6 wird in der 4 der Vorsprung 9, der in den 4a bis 4c in an sich bekannter Weise hergestellt wird, gemäß 4e in seiner Höhe verringert, wobei das Fließen des Materials des Vorsprungs 9 wie in der 4f angedeutet seitlich erfolgt und eine Art Nase als Hinterschnitt 19 an der Oberseite des in seiner Dicke reduzierten Vorsprungs 9 bildet. Dieser Hinterschnitt 19 kann nun beim Fügen mit den Fügepartner 3 gemäß 4g durch eine Schräge 11 des Oberstempels 4 genutzt werden, um den Bereich 7 geringerer Dicke des anderen Fügepartners 3 so umzuformen, dass ein Abschnitt den Hinterschnitt 19 umgreift und sich mit diesem Hinterschnitt 19 verklammert. Dies erfolgt symmetrisch auch am anderen Ende des Fügepartners 2, wie in den 4h und 4j zu erkennen. Diese Umformung kann wiederum mittels Walzen 13 vorgenommen werden, die die entsprechenden Schrägen 11 aufweisen.To create a positive-locking connection 1 also in the direction of force 6, in the 4 the lead of 9, which is in the 4a to 4c is produced in a manner known per se, according to 4e its height is reduced, with the flow of the material of the projection 9 as in the 4f The joining process is indicated laterally and forms a kind of nose as an undercut 19 on the upper side of the reduced-thickness projection 9. This undercut 19 can now be used during joining with the joining partner 3 according to 4g The inclined surface 11 of the upper die 4 is used to deform the area 7 of reduced thickness of the other joining partner 3 such that a section encompasses the undercut 19 and clamps itself to this undercut 19. This is also done symmetrically at the other end of the joining partner 2, as shown in the 4h and 4 years to recognize. This forming process can in turn be carried out using rollers 13, which have the corresponding inclined surfaces 11.

In der Ausführung der Fügepartner 2, 3 gemäß 5 wird ebenfalls ein Hinterschnitt 19 an den Fügepartnern 2, 3 dadurch erzeugt, dass Vorsprünge 14 ein seitliches Fließen des Materials der Fügepartner 2, 3 hervorrufen und die Endbereiche des Bereichs 7 geringerer Dicke des anderen Fügepartners 3 in diese Vertiefungen 20 eingedrückt wird. Vorteilhaft bei dieser Gestaltung ist, dass die Dicke der Fügepartner 2, 3 nach dem Herstellen der Verbindung 1 identisch mit der Dicke der Fügepartner 2, 3 vor der Herstellung der Verbindung ist und damit die Fügepartner 2, 3 mit Ausnahme kleiner Rillen glatt ineinander übergehen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Blechebene keinen geometrischen Sprung aufweist, was insbesondere für Außenhautkonturen von Karosserien von Bedeutung ist, da eine weitgehend glatte Oberfläche hergestellt werden kann.In the execution of the joining partners 2, 3 according to 5 An undercut 19 is also created at the joining partners 2, 3 by means of projections 14 that cause the material of the joining partners 2, 3 to flow laterally, and the end regions of the thinner area 7 of the other joining partner 3 are pressed into these recesses 20. An advantage of this design is that the thickness of the joining partners 2, 3 after the connection 1 is made is identical to the thickness of the joining partners 2, 3 before the connection is made, and thus the joining partners 2, 3 transition smoothly into one another, except for small grooves. This ensures that the sheet metal plane has no geometric discontinuity, which is particularly important for the outer skin contours of car bodies, as a largely smooth surface can be produced.

SachnummernlistePart number list

11
VerbindungConnection
22
FügepartnerJoining partner
33
FügepartnerJoining partner
44
StempelRubber stamp
55
GegenhalterCounterweight
66
VerformungsrichtungDeformation direction
77
Bereich geringer DickeLow thickness area
88
Oberflächenstruktur VorsprungSurface structure protrusion
99
Oberflächenstruktur EinsenkungSurface structure depression
1010
Abschrägungbevel
1111
schräger Abschnitt Stempelslanted section stamp
1212
Vertiefungin-depth
1313
Walzeroller
1414
Vorsprungprojection
1515
nutartige Vertiefunggroove-like depression
1616
KlemmeinrichtungClamping device
1717
Schwenkrichtungdirection of rotation
1818
SchrägeSlant
1919
HinterschnittUndercut
2020
Vertiefung HinterschnittRecessed undercut
2121
Abflachungsbereichflattening area
2222
TrennstempelSeparating stamp

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 04 182 007 A [0008]JP 04 182 007 A [0008]
  • US 3131471 [0010]US 3131471 [0010]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • https://www.ibf.rwth-aachen.de/cms/ IBF/Forschung/ Querschnittsthemen/-peqi/Werkstoffe-verbinden/ [0009]https://www.ibf.rwth-aachen.de/cms/ IBF/Research/Cross-cutting topics/-peqi/Materials-connect/ [0009]

Claims (22)

Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen Fügepartnern (2, 3), insbesondere zwischen Blechen, aus vorzugsweise unterschiedlichen Materialien, bei dem mittels gegengleich ausgebildeter und ineinander gefügter Oberflächenstrukturen (8, 9) eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den Fügepartnern (2, 3) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gegengleich ausgebildeten und ineinander zu fügenden Oberflächenstrukturen (8, 9) der Fügepartner (2, 3) randseitig in mindestens je einem sich in zu fügender Lage der Fügepartner (2, 3) zueinander überlappenden Randbereich angeordnet werden, wobei zumindest der Randbereich des ersten Fügepartners (2) umformtechnisch derart verformt wird, dass die Dickenabmessungen in diesem Randbereich verringert und die Oberflächenstrukturen (8, 9) in den dickenreduzierten Randbereich (7) eingebracht werden, die zu den Oberflächenstrukturen (8, 9) des Randbereichs des ersten Fügepartners (2) passenden Oberflächenstrukturen (8, 9) in den Randbereich des zweiten Fügepartners (3), vorzugsweise unter Reduzierung der Dickenabmessungen auch in diesem Randbereich, eingebracht werden, erster und zweiter Fügepartner (2, 3) so einander abschnittsweise überlappend zueinander positioniert werden, dass die einander zuzuordnenden Oberflächenstrukturen (8, 9) der Randbereiche der beiden Fügepartner (2, 3) passend zueinander zu liegen kommen, und diese Randbereiche mit den Oberflächenstrukturen (8, 9) umformtechnisch miteinander gefügt werden.A method for producing a connection between joining partners (2, 3), in particular between sheets, made of preferably different materials, in which a form-fitting and/or force-fitting connection between the joining partners (2, 3) is produced by means of identically designed and interlocked surface structures (8, 9), characterized in that the identically designed and interlocking surface structures (8, 9) of the joining partners (2, 3) are arranged at the edge in at least one edge region each, overlapping each other in the position to be joined of the joining partners (2, 3), wherein at least the edge region of the first joining partner (2) is deformed by forming technology such that the thickness dimensions in this edge region are reduced and the surface structures (8, 9) are introduced into the thickness-reduced edge region (7), the surface structures (8, 9) matching the surface structures (8, 9) of the edge region of the first joining partner (2) in the The edge region of the second joining partner (3), preferably with a reduction of the thickness dimensions also in this edge region, is introduced, the first and second joining partners (2, 3) are positioned in such a section-wise overlapping manner that the corresponding surface structures (8, 9) of the edge regions of the two joining partners (2, 3) are aligned with each other, and these edge regions with the surface structures (8, 9) are joined together by forming technology. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Dickenabmessungen des mindestens einen Fügepartners (2, 3) so ausgeführt wird, dass nach dem Fügen der Fügepartner (2, 3) im gefügten Randbereich die Dicke der gefügten Fügepartner (2, 3) gleich oder nur geringfügig größer als die nicht verformte Dicke des einen oder beider Fügepartner (2, 3) ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the reduction of the thickness dimensions of the at least one joining partner (2, 3) is carried out in such a way that, after joining the joining partners (2, 3) in the joined edge area, the thickness of the joined joining partners (2, 3) is equal to or only slightly greater than the undeformed thickness of one or both joining partners (2, 3). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturen (8, 9) der Randbereiche der beiden Fügepartner (2, 3) vorzugsweise prismatisch ineinander fügbar und/oder Hinterschneidungen (19) aufweisend ausgebildet werden und passend ineinander greifen.Procedure according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the surface structures (8, 9) of the edge regions of the two joining partners (2, 3) are preferably prismatically designed to be joined into one another and/or to have undercuts (19) and interlock appropriately. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) are connected to each other in a form-fitting and/or force-fitting manner. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung der Verbindung der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) Umformoperationen ausgeführt werden, die zu Werkstoffverschiebungen innerhalb der Fügezone führen und, vorzugsweise mehrere, Hinterschnitte (19) zwischen den verbundenen Oberflächenstrukturen (8, 9) der Fügepartner (2, 3) erzeugen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that forming operations are carried out during the production of the connection of the edge-side surface structures (8, 9) which lead to material displacements within the joining zone and preferably generate several undercuts (19) between the connected surface structures (8, 9) of the joining partners (2, 3). Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformoperationen zur Herstellung der Hinterschnitte (19) durch mehrstufige und/oder kurvenförmig ausgeführte Werkzeugbewegungen von Umformwerkzeugen (4, 5, 13) vorgenommen werden.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the forming operations for producing the undercuts (19) are carried out by multi-stage and/or curved tool movements of forming tools (4, 5, 13). Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) und/oder das Fügen der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) miteinander durch Massivumformung, insbesondere Blechmassivumformung mittels Walzen, oder inkrementelles Umformen, vorzugsweise Schmieden mit vorzugsweise linearer Werkzeugbewegung, vorgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the introduction of the edge-side surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) and/or the joining of the edge-side surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) to each other is carried out by bulk forming, in particular sheet metal bulk forming by means of rolling, or incremental forming, preferably forging with preferably linear tool movement. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) und/oder das Fügen der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) miteinander in Serienprozessen, vorzugsweise beim Pressen von insbesondere Karosserieteilen oder in Biegepressen vorgenommen wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the introduction of the edge-side surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) and/or the joining of the edge-side surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) is carried out in series processes, preferably during the pressing of body parts in particular or in press brakes. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) und/oder das Fügen der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) miteinander mit Hilfe von Fügewerkzeugen (4, 5, 13), vorzugsweise in Form von Roboter geführten Werkzeugen (4, 5, 13), oder Handwerkzeugen (4, 5, 13)vorgenommen wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the introduction of the edge-side surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) and/or the joining of the edge-side surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) to each other is carried out using joining tools (4, 5, 13), preferably in the form of robot-guided tools (4, 5, 13), or hand tools (4, 5, 13). Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Wärmeeinbringung durch induktions-, konduktions- oder laserbasierter Erwärmung der Randbereiche erfolgt, um die Kaltverfestigung des mindestens einen Randbereichs durch die Reduzierung seiner Dickenabmessungen zu begrenzen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that additional heat is introduced by induction-, conduction- or laser-based heating of the edge regions in order to limit the work hardening of the at least one edge region by reducing its thickness dimensions. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) derart ausgebildet wird, dass die Verbindung in einer Richtung, vorzugsweise der üblichen Belastungsrichtung der Verbindung, als formschlüssige Verbindung wirkt, jedoch in einer Trennrichtung kraftschlüssig wirkt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the connection of the edge-side surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) is formed such that the connection is in one direction, before in the usual direction of load on the connection, it acts as a form-fit connection, but in a separation direction it acts as a force-fit connection. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Belastung der kraftschlüssigen Verbindung mit einer Trennkraft in der Trennrichtung ein Auftrennen der Verbindung (1) bewirkt und eine sortenreine Trennung der Fügepartner (2, 3) zum Ende des Lebenszyklus der Fügepartner (2, 3) ermöglicht.Procedure according to Claim 11 , characterized in that the application of a separating force to the force-fit connection in the separation direction causes the connection (1) to separate and enables a sort-pure separation of the joining partners (2, 3) at the end of the life cycle of the joining partners (2, 3). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftrennen der kraftschlüssigen Verbindung durch Werkzeuge (4, 5) erreicht wird, die für die Materialtrennung günstige Kräfte (6) auf die, vorzugsweise in Wirkung der Auftrennkraft, kraftschlüssige Fügeverbindung (1) der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) wirken lassen.Procedure according to one of the Claims 11 or 12 , characterized in that the separation of the force-fit connection is achieved by tools (4, 5) which exert forces (6) favorable for material separation on the force-fit joining connection (1) of the edge surface structures (8, 9), preferably in effect of the separation force. Verbindung (1) zwischen Fügepartnern (2, 3), insbesondere zwischen Blechen, aus vorzugsweise unterschiedlichen Materialien, mit gegengleich ausgebildeten und ineinander fügbaren Oberflächenstrukturen (8, 9) zur Herstellung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Fügepartnern (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass die gegengleich ausgebildeten und ineinander zu fügenden Oberflächenstrukturen (8, 9) der Fügepartner (2, 3) randseitig in mindestens je einem sich in zu fügender Lage der Fügepartner (2, 3) zueinander überlappenden Randbereich angeordnet sind, wobei ein Umformvorgang die Dickenabmessungen zumindest des Randbereichs des ersten Fügepartners (2) verringert und die Oberflächenstrukturen (8, 9) in den dickenreduzierten Randbereich (7) einbringt, ein Umformvorgang die zu den Oberflächenstrukturen (8, 9) des Randbereichs des ersten Fügepartners (2) passenden Oberflächenstrukturen (8, 9) in den Randbereich des zweiten Fügepartners (3), vorzugsweise unter Reduzierung der Dickenabmessungen auch in diesem Randbereich, einbringt, erster und zweiter Fügepartner (2, 3) so einander abschnittsweise überlappend zueinander mit den Oberflächenstrukturen (8, 9) der Randbereiche der beiden Fügepartner (2, 3) passend zueinander zu liegen kommen, und ein Umformvorgang diese Randbereiche mit den Oberflächenstrukturen (8, 9) umformtechnisch miteinander verbindet.Connection (1) between joining partners (2, 3), in particular between sheets, preferably made of different materials, with identically designed and interlocking surface structures (8, 9) for producing a form-fit and/or force-fit connection between the joining partners (2, 3), characterized in that the identically designed and interlocking surface structures (8, 9) of the joining partners (2, 3) are arranged at least at their edges in an overlapping edge region in the joining partner (2, 3) position, wherein a forming process reduces the thickness dimensions of at least the edge region of the first joining partner (2) and introduces the surface structures (8, 9) into the thickness-reduced edge region (7), and a forming process introduces the surface structures (8, 9) matching the surface structures (8, 9) of the edge region of the first joining partner (2) into the edge region of the second joining partner. (3), preferably reducing the thickness dimensions also in this edge region, introduces the first and second joining partners (2, 3) so that they overlap each other section by section with the surface structures (8, 9) of the edge regions of the two joining partners (2, 3) fitting to each other, and a forming process joins these edge regions with the surface structures (8, 9) together by forming technology. Verbindung (1) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der gefügten Fügepartner (2, 3) in dem überlappenden Randbereich gleich oder nur geringfügig größer als die nicht verformte Dicke des einen oder beider Fügepartner (2, 3) ist.Connection (1) according to Claim 14 , characterized in that the thickness of the joined partners (2, 3) in the overlapping edge area is equal to or only slightly greater than the undeformed thickness of one or both of the joined partners (2, 3). Verbindung (1) gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturen (8, 9) der Randbereiche der beiden Fügepartner (2, 3) vorzugsweise prismatisch ineinander fügbar und/oder Hinterschneidungen (19) aufweisend ausgebildet sind.Connection (1) according to one of the Claims 14 or 15 , characterized in that the surface structures (8, 9) of the edge regions of the two joining partners (2, 3) are preferably prismatically interlockable and/or have undercuts (19). Verbindung (1) gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) nach dem verbindenden Umformvorgang formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.Connection (1) according to Claim 16 , characterized in that the surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) are positively and/or force-fit connected to each other after the joining forming process. Verbindung (1) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssig wirkenden Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) zueinander passende Hinterschneidungen (19) aufweisen.Connection (1) according to Claim 14 , characterized in that the form-fitting surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) have matching undercuts (19). Verbindung (1) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche der beiden Fügepartner (2, 3) vor und/oder während und/oder nach dem fügenden Umformvorgang erwärmbar sind, um Kaltverfestigungen der Randbereiche zu vermindern oder zu beseitigen.Connection (1) according to one of the Claims 14 until 18 , characterized in that the edge regions of the two joining partners (2, 3) can be heated before and/or during and/or after the joining forming process in order to reduce or eliminate cold working of the edge regions. Verbindung (1) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) der beiden Fügepartner (2, 3) derart ausgebildet ist, dass die Verbindung (1) in einer Richtung, vorzugsweise der üblichen Belastungsrichtung der Verbindung (1), als formschlüssige Verbindung (1) wirkt, jedoch in einer Trennrichtung kraftschlüssig ist.Connection (1) according to one of the Claims 14 until 19 , characterized in that the connection of the edge-side surface structures (8, 9) of the two joining partners (2, 3) is designed such that the connection (1) acts as a form-fit connection (1) in one direction, preferably the usual loading direction of the connection (1), but is force-fit in a separation direction. Verbindung (1) gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennkraft (6) in der Trennrichtung ein Auftrennen der kraftschlüssigen Verbindung (1) bewirkt und eine sortenreine Trennung der Fügepartner (2, 3) zum Ende des Lebenszyklus der Fügepartner (2, 3) ermöglicht.Connection (1) according to Claim 20 , characterized in that a separating force (6) in the separating direction causes the force-fit connection (1) to separate and enables a sort-pure separation of the joining partners (2, 3) at the end of the life cycle of the joining partners (2, 3). Fügepartner (2, 3) verbunden mittels einer Verbindung von miteinander gefügten randseitigen Oberflächenstrukturen (8, 9) gemäß Anspruch 14.Joining partners (2, 3) connected by means of a connection of joined edge-side surface structures (8, 9) according to Claim 14 .
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3131471A (en) * 1961-07-06 1964-05-05 Borg Warner Method of material joining
JPH04182007A (en) * 1990-11-15 1992-06-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Seat bar joining method
JP2015013306A (en) * 2013-07-05 2015-01-22 株式会社河合楽器製作所 Manufacturing method of joining plate material

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