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DE202009007835U1 - Hybrid composite material consisting of several joining partners - Google Patents

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DE202009007835U1
DE202009007835U1 DE202009007835U DE202009007835U DE202009007835U1 DE 202009007835 U1 DE202009007835 U1 DE 202009007835U1 DE 202009007835 U DE202009007835 U DE 202009007835U DE 202009007835 U DE202009007835 U DE 202009007835U DE 202009007835 U1 DE202009007835 U1 DE 202009007835U1
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joining
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hybrid
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Technische Universitaet Chemnitz
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Abstract

Hybrider Werkstoffverbund aus mehreren Fügepartnern, wobei
– die Fügepartner im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen
– mindestens ein ungelochter erster Fügepartner (1) aus einem umformbaren nichtmetallischen Werkstoff besteht,
– mindestens ein ungelochter zweiter Fügepartner (2) aus einem umformbaren metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff besteht und
– dass das Material des ersten und des zweiten Fügepartners (1, 2) im Verbindungsbereich durch den Eindruck eines Stempels (5) derart ineinander geformt sind, dass deren Werkstoffe zumindest bereichsweise radial nach außen verdrängt sind und eine mechanische Verklammerung zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) bildet.
Hybrid composite material of several joining partners, wherein
- The joining partners in the connection area lie flat on each other
- at least one ungelochter first joining partner (1) consists of a deformable non-metallic material,
- At least one ungelochter second joining partner (2) consists of a deformable metallic or non-metallic material and
- That the material of the first and the second joining partners (1, 2) in the connection area by the impression of a punch (5) are formed into each other such that their materials are at least partially displaced radially outward and a mechanical clamping between the first and the second Joining partner (1, 2) forms.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen hybriden Werkstoffverbund aus mehreren Fügepartnern.The The invention relates to a hybrid composite material of several Joining partners.

In der DE 37 10 929 C2 wird ein Verfahren und ein Werkzeug zum Verbinden aufeinanderliegender dünner Platten beschrieben, bei dem während eines Tiefziehprozesses der Werkstoff in eine Ausnehmung der Matrize eingeformt wird und sich dadurch eine Erhabenheit an der dem Stempeleindruck gegenüberliegenden Seite bildet. In einem sich daran anschließenden zusätzlichen Arbeitsgang wird durch Bewegen des Stempels und der Matrize in die entgegengesetzte Richtung die sich durch den Werkstofffluss gebildete Erhabenheit in die Plattenebene der unteren Platte eingepresst. Als Ergebnis entsteht ebenfalls eine einseitig fast ebene Verbindung ohne Erhabenheiten. Ähnlich wird das Verfahren nach DE 102 45 604 A1 durchgeführt, bei dem plattenförmige Bauteile zum dauerhaften Verbinden durch umformendes Herstellen einer Hinterschneidung in einem Arbeitshub mit folgenden Einzelschritten hergestellt werden: Anordnen der zu verbindenden Bauteile zwischen einem Stempelvorsprung eines Stempelwerkzeuges und einer Auflagefläche eines Gegenwerkzeuges, Eindrücken des Stempelvorsprunges in die zu verbindenden Bauteile unter Ausbildung einer temporären Erhebung auf der dem Gegenwerkzeug zugewandten Seite der Bauteile und Trennung von Bereichen derselben außerhalb eines Einflussbereiches des Stempelvorsprungs von einer Auflagefläche des Gegenwerkzeuges und Ausbilden einer Hinterschneidung der Bauteile durch weitere Reduzierung einer Bodendicke in der Erhebung. Die Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden der zwei Bleche, durch umformendes Herstellen einer Hinterschneidung zwischen den Bauteilen, weist ein Stempelwerkzeug auf, das entlang einer Hauptarbeitsrichtung auf ein Gegenwerkzeug zu und von diesem weg bewegbar ist, wobei das Gegenwerkzeug an seiner dem Stempelwerkzeug zugewandten Seite im Wesentlichen flächig ausgebildet ist. Diese Lösung ist durch mehrere gegeneinander gerichtete Umformschritte relativ aufwendig und wird zum Verbinden von zwei plattenförmigen Bauteilen, insbesondere Blechen, verwendet. Ein Verfahren zum Verbinden von Faserverbund-Kunststoff-Bauteilen mit einem Gegenbauteil aus einem anderen Werkstoff, wobei das Gegenbauteil eine Bohrung aufweist, wird in DE 101 43 155 A1 beschrieben. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gegenbauteil und das Faserverbund-Kunststoff-Bauteil im Bereich der Bohrung flächig aufeinander liegen, durch einen Stempel Fasern und Matrix des Faserverbund-Kunststoffes durch die Bohrung gedrückt werden und durch einen Gegenstempel auf der Seite des Gegenbauteils das durchgedrückte Volumen des Faserverbund-Kunststoffes zu einem Formkopf geformt wird. Es ist damit möglich, ein Bauteil aus Faserverbundwerkstoff mit einem Gegenbauteil aus Metall, insbesondere Stahlblech oder Aluminiumblech oder auch anderen strukturbildenden Materialien, wie Kunststoff, Glas, Keramik oder Holz zu verbinden. Die Anfertigung der Durchgangsbohrung stellt jedoch einen zusätzlichen fertigungstechnischen Aufwand dar und die Ausbildung eines Formkopfes ist bei einigen Einsatzzwecken hinderlich.In the DE 37 10 929 C2 describes a method and a tool for joining superimposed thin plates, in which during a deep-drawing process, the material is formed in a recess of the die and thereby forms a grandeur on the opposite side of the stamp impression. In an adjoining additional operation, by moving the punch and the die in the opposite direction, the sublimity formed by the material flow is pressed into the plate plane of the lower plate. The result is also a one-sided almost flat connection without sublimity. Similarly, the method is after DE 102 45 604 A1 carried out in the plate-shaped components for permanent connection by forming an undercut in a working stroke with the following steps: arranging the components to be connected between a punch projection of a punch tool and a bearing surface of a counter tool, pressing the punch projection into the components to be joined to form a temporary elevation on the side facing the counter tool side of the components and separation of areas thereof outside an area of influence of the punch projection of a bearing surface of the counter tool and forming an undercut of the components by further reducing a bottom thickness in the survey. The device for permanently connecting the two sheets, by forming an undercut between the components, has a punch tool which is movable toward and away from a counter-tool along a main working direction, the counter-tool being substantially flat on its side facing the punch tool is trained. This solution is relatively complicated by several mutually opposing forming steps and is used for joining two plate-shaped components, in particular sheets. A method for connecting fiber composite plastic components with a mating member made of another material, wherein the mating member has a bore is in DE 101 43 155 A1 described. The invention is characterized in that the counterpart component and the fiber composite plastic component in the region of the bore lie flat on each other, are pressed by a punch fibers and matrix of fiber composite plastic through the hole and by a counter punch on the side of the counterpart component Pressed through volume of the fiber composite plastic is formed into a mold head. It is thus possible to connect a component made of fiber composite material with a counter component made of metal, in particular sheet steel or aluminum sheet or other structure-forming materials such as plastic, glass, ceramic or wood. The preparation of the through hole, however, represents an additional manufacturing effort and the formation of a forming head is a hindrance in some applications.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen hybriden Werkstoffverbund aus mehreren Fügepartnern zu entwickeln, unter Verwendung eines Stempels und eines Gegenhalters zu schaffen, wobei die Verbindung von Fügepartnern aus unterschiedlichsten Materialien möglich ist.task The invention is a hybrid composite material of several To develop joining partners, using a stamp and to create a counterpart, the connection of joining partners made of different materials is possible.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Task is solved with the features of the first protection claim. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Der erfindungsgemäße hybride Werkstoffverbund besteht aus mehreren Fügepartnern, wobei die Fügepartner im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen und mindestens ein ungelochter erster Fügepartner aus einem umformbaren nichtmetallischen Werkstoff besteht sowie mindestens ein ungelochter zweiter Fügepartner aus einem umformbaren metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff besteht und wobei das Material des ersten und des zweiten Fügepartners im Verbindungsbereich durch den Eindruck eines Stempels derart ineinander geformt sind, dass deren Werkstoffe zumindest bereichsweise radial nach außen verdrängt sind und eine mechanische Verklammerung zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner bilden.Of the consists of hybrid material composite according to the invention from several joining partners, whereby the joining partners in the connection area lie flat on each other and at least an unperforated first joining partner from a formable non-metallic material and at least one ungelochter second joining partner made of a deformable metallic or non-metallic material and wherein the material of the first and the second joining partner in the connection area are molded into each other by the impression of a stamp that their materials at least partially radially outward are displaced and a mechanical interlocking between form the first and the second joint partner.

Der Stempeleindruck kann entweder aus Richtung des ersten oder des zweiten Fügepartners eingebracht sein, wobei der Werkstoff des ersten oder des zweiten Fügepartners, in welchen jeweils der Stempeleindruck eingebracht ist, ein gleiches oder ein größeres Umformvermögen als der Werkstoff des jeweils anderen Fügepartners aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass der Fügepartner, in den der Stempel eindringt ein geringeres Umformvermögen aufweist.Of the Stamp impression can be either from the direction of the first or the second Be joined joining partner, the material of the first or the second joint partner, in each of which Stamp impression is introduced, an equal or a larger Forming capacity as the material of the other joining partner having. However, it is also possible that the joining partner, in which the stamp penetrates a lower forming capacity having.

Der zweite Fügepartner ist entweder ein Metallblech oder eine Platte aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff, der erste Fügepartner besteht aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Holz, Papierverbund, Pappe, Karton, Gummi, Glas, Keramik, textilem Material oder einer Kombination der vorgenannten Materialien mit oder ohne Einbeziehung von metallischer Folie und/oder Kunststofffolie.Of the second joining partner is either a metal sheet or a Plate made of plastic, fiber-reinforced plastic or Fiber composite material, the first joint partner consists of Plastic, fiber-reinforced plastic, fiber composite material, Wood, paper composite, cardboard, cardboard, rubber, glass, ceramics, textile Material or a combination of the aforementioned materials with or without the inclusion of metallic foil and / or plastic film.

Damit ist es erstmalig möglich, ohne vorhergehende Bearbeitungsstufen (wie z. B. Lochen) nur durch einen Stempeleindruck einen hybriden Werkstoffverbund aus Metall/Kunststoff, Metall/Faserverbundwerkstoff, Metall/Glas, Kunststoff/Kunststoff, Kunststoff/Faserverbundwerkstoff, Kunststoff/Glas, Kunststoff/Holz, Kunststoff/Karton usw. herzustellen, wobei der umgeformte Bereich im Wesentlichen innerhalb der Dicke der Fügepartner liegt und somit auf der dem Stempel gegenüberliegenden Seite des hergestellten hybriden Werkstoffverbundes keine oder nur eine geringe Erhebung vorhanden ist. Der Stempeleindruck kann aus Richtung des ersten oder zweiten Fügepartners eingebracht sein, wobei der Fügepartner, in den der Stempeleindruck eingebracht ist, eine sich an den Stempeleindruck umfangsseitig anschließende Wölbung aufweist, die dadurch entsteht, dass der Werkstoff am Umfang des Stempels nach oben fließt.This makes it possible for the first time, without previous processing stages (such as punching), to create a hybrid work just by stamping composite metal / plastic, metal / fiber composite material, metal / glass, plastic / plastic, plastic / fiber composite material, plastic / glass, plastic / wood, plastic / cardboard, etc., wherein the deformed area is substantially within the thickness of the joint partners and Thus, on the opposite side of the stamp of the hybrid composite material produced no or only a small survey is available. The stamping impression may be introduced from the direction of the first or second joining partner, wherein the joining partner, in which the stamping impression is introduced, has a curvature which adjoins the stamping impression on the circumference and which results from the material flowing upwards at the circumference of the stamp.

Der vom Stempeleindruck abgewandte erste oder zweite Fügepartner weist vorteilhafter Weise auf seiner dem Stempeleindruck gegenüberliegenden Außenseite keine oder nur eine geringe Erhebung oder Vertiefung oder nur eine geringe anderweitige von der Ebene abweichende Oberflächenstruktur auf. Es ist möglich, zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner wenigstens einen dritten Fügepartner anzuordnen. Ist auch dieser nicht gelocht oder weist dieser einen Durchbruch auf, der kleiner ist als der Stempelumfang, wird der dritte Fügepartner gemeinsam mit dem ersten und dem zweiten Fügepartner durch den Stempeleindruck umgeformt.Of the facing away from stamp impression first or second joining partner has advantageously on its opposite the stamp impression outside no or only a small survey or well or only one low otherwise off-plane surface structure. It is possible between the first and the second joint partner to arrange at least a third joint partner. Is too this is not punched or has a breakthrough on it, the smaller than the stamp circumference, becomes the third joining partner together with the first and the second joint partner reshaped the stamp impression.

Weist der dritte Fügepartner einen Durchbruch auf, der im Wesentlichen gleich oder größer als der Stempelumfang ist, wird durch diesen Durchbruch, je nachdem aus welcher Richtung der Stempel wirkt, das Material des ersten oder zweiten Fügepartners geformt.has the third joint partner made a breakthrough, essentially is equal to or greater than the punch circumference, This breakthrough, depending on which direction the Stamp acts, the material of the first or second joint partner shaped.

Der dritte Fügepartner kann beispielsweise in Form einer dünnen Platte oder Folie ausgebildet sein und aus Blech, Metall- oder Kunststofffolie, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Holz, Papierverbund, Pappe, Karton, Gummi, Glas, Keramik, textilem Material oder einer Kombination der vorgenannten Produkte und Materialien bestehen.Of the third joining partner, for example, in the form of a thin Plate or foil be formed and made of sheet metal, metal or plastic film, plastic, fiber reinforced plastic, fiber composite, wood, Paper composite, cardboard, cardboard, rubber, glass, ceramics, textile material or a combination of the aforementioned products and materials consist.

Bestehen der erste und der zweite Fügepartner aus Kunststoff (gleichem oder unterschiedlichem) und der dazwischen angeordnete dritte Fügepartner aus einer gelochten Metall- oder Glasplatte, wird der Werkstoff des ersten oder des zweiten Fügepartners durch diesen Durchbruch des dritten Fügepartners geformt und radial nach außen gemeinsam mit dem Werkstoff des jeweils anderen ersten/zweiten Fügepartners umgeformt. Es entsteht somit ein hybrider Kunststoff/Metall (bzw. Glas)/Kunststoff-Verbund.Consist the first and the second joint partner made of plastic (same or different) and arranged therebetween third joint partner a perforated metal or glass plate, the material of the first or second joining partner through this breakthrough formed of the third joining partner and radially outward together with the material of the other first / second joint partner reshaped. It thus creates a hybrid plastic / metal (or. Glass) / plastic composite.

Es ist auch möglich, den hybriden Werkstoffverbund so auszulegen, dass die Verbindung zwischen den Fügepartnern der Art eines Druckknopfes lösbar und wieder herstellbar ist.It it is also possible to design the hybrid material composite in such a way that the connection between the joining partners of the kind one Push button is releasable and recoverable.

Weiterhin kann der Stempeleindruck nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein, wodurch die Fügepartner verdrehsicher miteinander verbunden sind, was von Vorteil sein kann, wenn nur eine derartige Fügeposition vorhanden ist.Farther the stamp impression can not be rotationally symmetrical be, whereby the joining partners against each other twist are connected, which can be advantageous if only one Joining position is present.

Die Herstellung des hybriden Werkstoffverbundes erfolgt aus mehreren Fügepartnern, die im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen unter Verwendung eines Stempels und eines Gegenhalters, wobei ein erster ungelochter Fügepartner aus einem nichtmetallischen umformbaren Werkstoff und ein zweiter ungelochter Fügepartner aus einem metallischen oder nichtmetallischen umformbaren Werkstoff zwischen einem Gegenhalter und einem Stempel positioniert werden und das Material des ersten und des zweiten Fügepartners durch eine aufeinanderzugerichtete Relativbewegung von Stempel und Gegenhalter in nur einer Verfahrensstufe/Umformstufe derart ineinander geformt werden, dass der Werkstoff des ersten und des zweiten Fügepartners zumindest bereichsweise radial nach außen verdrängt werden und dadurch eine mechanische Verklammerung im Verbindungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner erzeugt wird. Bevorzugt liegt der Verbindungsbereich im Wesentlichen innerhalb der Dicke der Fügepartner.The Production of the hybrid composite material is made of several Joining partners that are flat in the connection area lie on one another using a punch and a counter-holder, wherein a first unperforated joining partner of a non-metallic formable material and a second un-punched joining partner made of a metallic or non-metallic formable material be positioned between an anvil and a stamp and the material of the first and the second joining partner by a successive directed relative movement of the stamp and Counterholds in only one process stage / forming stage in such a way be formed, that the material of the first and the second joint partner at least partially displaced radially outwards and thereby a mechanical clamping in the connection area generated between the first and the second joint partner becomes. The connection region is preferably substantially inside the thickness of the joining partners.

Es ist möglich, zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner wenigstens einen dritten ungelochten Fügepartner anzuordnen, so dass durch die Relativbewegung zwischen Stempel und Gegenhalter bei Anlage des Stempels am zweiten Fügepartner der Werkstoff des zweiten und dritten Fügepartners in den Werkstoff des ersten Fügepartners oder bei Anlage des Stempels am ersten Fügepartner der Werkstoff des ersten und dritten Fügepartners in den Werkstoff des zweiten Fügepartners eingeformt wird.It is possible between the first and the second joint partner to arrange at least a third unperforated joining partner, so that by the relative movement between stamp and counterholder when applying the stamp on the second joint partner of the material of the second and third joining partner in the material of first joint partner or when the stamp on the first Joining partners the material of the first and third joint partner is formed in the material of the second joining partner.

Alternativ kann zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner wenigstens ein dritter im Bereich des Stempels gelochter Fügepartner angeordnet sein, so dass durch die Relativbewegung zwischen Stempel und Gegenhalter, je nachdem wie diese angreifen, der Werkstoff des zweiten Fügepartners durch die Lochung des dritten Fügepartners in den ersten Fügepartner oder der Werkstoff des ersten Fügepartners durch die Lochung des dritten Fügepartners in den zweiten Fügepartner eingeformt werden.alternative can at least between the first and the second joint partner a third joint partner punched in the area of the stamp be arranged so that by the relative movement between the punch and counter - holders, depending on how they attack, the material of second joining partner through the perforation of the third joining partner in the first joining partner or the material of the first Joining partners through the perforation of the third joining partner be formed in the second joint partner.

Um das Umformvermögen des Werkstoffs zu verbessern, ist es möglich, den Werkstoff des ersten und/oder zweiten und/oder dritten Fügepartners vor oder während der Herstellung des Verbindungsbereiches zur Verbesserung des Umformvermögens zumindest partiell zu erwärmen. Dies kann beispielsweise durch Wärmeeintrag über einen beheizbaren Stempel und/oder Gegenhalter, durch eine oder mehrere Düsen, die erwärmtes Strömungsmedium (flüssig oder gasförmig) zuführen, durch Mikrowellen oder durch Laser, induktive Erwärmung oder Widerstandserwärmung erfolgen. Der Stempel kann an seinem in Richtung zum Gegenhalter weisenden Ende einen radial erweiterbaren Bereich aufweisen, der während des Eindringens des Stempels oder nach Erreichen einer bestimmten Eindringtiefe des Stempels radial aufgespreizt wird, so dass Material der Fügrpartner zusätzlich radial nach außen geformt wird und damit eine Vergrößerung des Hinterschnittes und somit eine bessere mechanische Verklammerung zwischen den Fügepartnern erzeugt wird. Alternativ ist es möglich, das Material der Fügepartner durch den Druck eines Druckmediums zusätzlich radial nach außen zu formen.In order to improve the formability of the material, it is possible to add the material of the first and / or second and / or third joining partner before or during the production of the connection area to improve the forming capacity at least partially to warm. This can be done for example by heat input via a heated plunger and / or counter-holder, by one or more nozzles, the heated flow medium (liquid or gaseous), by microwaves or by laser, inductive heating or resistance heating. The punch may have a radially expandable portion at its end pointing in the direction of the counter-holder, which is spread radially during the penetration of the punch or after reaching a certain penetration depth of the punch, so that material of the Fügrpartner is additionally formed radially outward and thus an enlargement the undercut and thus a better mechanical clamping between the joining partners is generated. Alternatively, it is possible to additionally form the material of the joining partners by the pressure of a pressure medium radially outward.

Der Stempel vollführt während des Eindringens in die Fügepartner eine axiale Hubbewegung, die während des Eindringens oder ab einer bestimmten Eindringtiefe zusätzlich von einer radialen Bewegung (z. B. Hypotrochoridenbahn) überlagert sein kann.Of the Stamp performs while entering the Joining an axial lifting movement during of penetration or from a certain penetration depth in addition superimposed by a radial movement (eg hypotrophorid path) can be.

Es ist ebenfalls möglich, die Relativbewegung zwischen Stempel und Gegenhalter durch Schwingungen zu überlagern. Z. B. kann der Stempel während des Eindringens in den Werkstoff eine in Richtung zu seiner Längsachse schwingende Bewegung, insbesondere mit Schwingungen im Ultraschallbereich, vollführen, was sich auf das Umformvermögen des Werkstoff positiv auswirken kann, so dass größere Umformgrade möglich sind.It is also possible, the relative movement between stamp and counterhold by vibrations to superimpose. Eg can the stamp during penetration into the material a movement oscillating in the direction of its longitudinal axis, especially with vibrations in the ultrasonic range, perform, which has a positive effect on the formability of the material can, allowing larger degrees of deformation possible are.

Von Vorteil ist, wenn aus Richtung des Stempels während des Umformvorganges, ein Niederhalter mit einer Niederhalterkraft auf die Oberseite des stempelseitig angeordneten Fügepartners wirkt, da damit verhindert wird, dass sich dieser unerwünscht nach oben wölbt.From Advantage is if from the direction of the punch during the Forming process, a hold-down with a hold-down force on the top of the punch side arranged joining partner acts as it prevents this from becoming undesirable arched above.

Der Gegenhalter kann auch zweiteilig ausgeführt sein und einen beim Umformvorgang feststehenden Amboss und einen dazu axial bewegbaren Gegenhalterstempel aufweisen. Der Gegenhalterstempel kann, während oder nach der Hubbewegung des Stempels in Bezug auf die Fügepartner eine Vor- oder Rückhubbewegung vollführen und dadurch den Werkstofffluss in radialer Richtung beeinflussen.Of the Counterholder can also be made in two parts and a during the forming process fixed anvil and an axially movable counter-punch exhibit. The counter stamp can, while or after the stroke movement of the punch in relation to the joining partners perform a forward or Rückhubbewegung and thereby influence the flow of material in the radial direction.

Der Gegenhalterstempel kann nach Anlegen des Stempels und des Niederhalters sowie des Ambosses zuerst eine Bewegung in Richtung zum Stempel vollführen, wodurch der Gegeghalterstempel in den sich anschließenden Fügepartner eindringt. Nun bewegt sich der Stempel in Richtung zum Gegenhalter und dringt in den anderen Fügepartner ein. Dabei kann sich ab einer bestimmten Eindringtiefe des Stempels der Gegenhalter zurückbewegen, bis dessen Druckfläche mit der Auflagefläche des Amboss fluchtet.Of the Countermark can be stamped after applying the stamp and the blank holder as well as the anvil first move towards the stamp perform, whereby the Gegeghalterstempel in the penetrates subsequent joint partner. Well moved the punch moves towards the counterholder and penetrates into the other one Joining partners. This can be from a certain depth of penetration of the punch move the counterholder back to its pressure surface aligned with the bearing surface of the anvil.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es erstmalig möglich, auf einfache Art und Weise einen hybriden Werkstoffverbund aus wenigstens zwei ungelochten Fügepartnern zu erzeugen, der keine oder keine wesentlichen störenden Erhebungen im Fügebereich aufweist.With It is the first time for the solution according to the invention possible, in a simple way a hybrid composite material to produce from at least two non-perforated joint partners, the no or no significant disturbing surveys has in the joining area.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The Invention will be described below with reference to embodiments and associated drawings explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1: Herstellung einer hybriden Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner 1 aus Kunststoff, und einem zweiten Fügepartner 2 aus Metall (Blech) vor dem Umformvorgang, 1 : Establishment of a hybrid connection between a first joint partner 1 made of plastic, and a second joining partner 2 made of metal (sheet metal) before the forming process,

2: Herstellung einer hybriden Verbindung gem. 1 nach Beendigung des Fügevorganges, 2 : Production of a hybrid compound acc. 1 after completion of the joining process,

3: Fügeverbindung nach 1 vor dem Einebnen der Wölbung im zweiten Fügepartner, 3 : Joint connection 1 before the leveling of the curvature in the second joining partner,

4: Fügeverbindung nach dem Einebnen der Wölbung, 4 : Joint after leveling the vault,

5: Herstellung einer hybriden Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner 1 aus faserverstärktem Kunststoff, einem zweiten Fügepartner aus Kunststoff 2 und einem dazwischen angeordneten dritten Fügepartner 3 aus Metallfolie, 5 : Establishment of a hybrid connection between a first joint partner 1 made of fiber-reinforced plastic, a second joint partner made of plastic 2 and a third joining partner arranged therebetween 3 made of metal foil,

6: Herstellung einer hybriden Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner aus Kunststoff, einem zweiten Fügepartner aus Kunststoff und einem dazwischen angeordnetem gelochten dritten Fügepartner aus Blech, 6 : Production of a hybrid connection between a first joining partner made of plastic, a second joining partner made of plastic and a perforated third joining partner made of sheet metal arranged therebetween,

7: hybride Verbindung mit drei Fügepartnern, wobei der zwischen denm ersten und zweiten Fügepartner angeordnete dritte Fügepartner schwenkbar ist, 7 : hybrid connection with three joining partners, wherein the third joining partner arranged between the first and second joining partners is pivotable,

8: wie 3, jedoch mit einem geteilten Gegenhalter, 8th : as 3 but with a split counterholder,

9: Herstellung einer hybriden Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Fügepartner, wobei der Stempel an seinem Ende radial spreizbar ist, 9 : Production of a hybrid connection between a first and a second joining partner, wherein the stamp is radially spreadable at its end,

10: Querschnitt eines rechteckigen Stempels, 10 : Cross section of a rectangular stamp,

11: Querschnitt eines dreieckigen Stempels, 11 : Cross section of a triangular stamp,

12: Querschnitt eines ovalen Stempels. 12 : Cross section of an oval stamp.

Gemäß 1 wurden vor dem Fügevorgang ein erster Fügepartner 1 aus Kunststoff und ein zweiten Fügepartner 2 aus Metall (Blech) zwischen dem Umformwerkzeug positioniert, wobei der erste Fügepartner 1 am Gegenhalter 4 auf einer Auflagefläche 4.1 des Gegenhalters 4 anliegt. Flächig auf dem ersten Fügepartner 1 liegt der zweite Fügepartner 2 auf, wobei der erste und der zweite Fügepartner 1, 2 nicht vorgelocht sind. Der Stempel 5 ist auf der Seite des zweiten Fügepartners 2 angeordnet und wird von einem Niederhalter 6, der in Form eines Hohlstempels ausgebildet ist, umringt. Die umfangsseitige Erstreckung des Niederhalters 5 reicht bis über den Gegenhalter 4 hinaus, um ein Abheben der Fügepartner 1, 2 während des Fügevorganges zu vermeiden. Der Stempel 5 weist hier einen kreisförmigen Querschnitt auf und besitzt am Übergang von seinem Außendurchmesser D5 zu seiner Druckfläche 5.1 einen relativ geringen Radius R5. Der Niederhalter 6 weist am Übergang von seinem Innendurchmesser d6 zu seiner Auflagefläche 6.1 einen im Vergleich zum Radius R5 größeren Radius R6 auf. Zwischen dem Innendurchmesser d6 des Niederhalters 6 und dem Außendurchmesser D5 des Stempels 5 ist ein Spalt 7 vorhanden.According to 1 were the first joining partner before the joining process 1 made of plastic and a second joining partner 2 made of metal (sheet metal) positioned between the forming tool, wherein the first joining partner 1 on the counter-holder 4 on a support surface 4.1 of the counterpart 4 is applied. Flat on the first joining partner 1 is the second joining partner 2 on, wherein the first and the second joint partner 1 . 2 are not vorgelocht. The Stamp 5 is on the side of the second joining partner 2 arranged and used by a hold-down 6 , which is formed in the form of a hollow punch, surrounds. The circumferential extension of the hold-down 5 goes over the counterpart 4 addition to a lifting of the joining partners 1 . 2 to avoid during the joining process. The Stamp 5 has here a circular cross section and has at the transition from its outer diameter D5 to its pressure surface 5.1 a relatively small radius R5. The hold down 6 points at the transition from its inner diameter d6 to its bearing surface 6.1 a larger radius R6 compared to the radius R5. Between the inner diameter d6 of the hold-down 6 and the outer diameter D5 of the punch 5 is a gap 7 available.

Zur Durchführung des Fügevorganges wird der Stempel 5 entlang seiner Stempelachse A mit einer Vorhubbewegung in Richtung zum Gegenhalter 4 bewegt, so dass er in den zweiten Fügepartner 2 eindringt und diesen in Richtung zum Gegenhalter 4 verdrängt, wobei der Niederhalter 4 mit einer Niederhalterkraft wirkt. Der Werkstoff des ersten Fügepartners 1 und des zweiten Fügepartners 2 werden nun radial nach außen verdrängt, da auf der Gegenseite des Stempels 5 der Gegenhalter 4 anliegt. Dadurch wird gem. 2 in nur einer Verfahrensstufe (einem Stempelhub) zwischen den Fügepartnern 1, 2 ein Hinterschnitt H erzeugt, wodurch eine mechanische Verklammerung zwischen den ersten und zweiten Fügepartnern 1, 2 gebildet wird. Weiterhin fließt Werkstoff des ersten Fügepartners 2 am Außenumfang des Stempels 5 nach oben, was durch den Radius R6 in Verbindung mit dem Spalt 7 möglich ist. Dadurch bildet sich auf der Oberseite des zweiten Fügepartners 2 eine umlaufende Wölbung 8, die den Stempeleindruck 9 umringt. Der Querschnitt der erfindungsgemäßen Fügeverbindung wird in 3 gezeigt. Zwischen den Fügepartnern 1 und 2 hat sich durch den radial nach außen gerichteten Werkstofffluss ein Hinterschnitt H ausgebildet, der die beiden Fügepartner 1, 2 miteinander verbindet. Um den Stempeleindruck 9 herum weist der zweite Fügepartner eine Wölbung 8 auf. Ist die Wölbung 8 für den vorgesehenen Anwendungszweck störend, kann diese mittels eines Kalibrierstempels 10 eingeebnet werden, wobei das Bauteil auf einer Auflagefläche 11 aufliegt.To carry out the joining process, the stamp 5 along its punch axis A with a Vorhubbewegung in the direction of the counter-holder 4 moved, so he in the second joining partner 2 penetrates and this towards the counter-holder 4 displaced, with the hold-down 4 acts with a hold-down force. The material of the first joining partner 1 and the second joining partner 2 are now displaced radially outward, as on the opposite side of the punch 5 the counterpart 4 is applied. This will gem. 2 in only one process step (a punch stroke) between the joining partners 1 . 2 generates an undercut H, whereby a mechanical interlocking between the first and second joining partners 1 . 2 is formed. Furthermore, material of the first joining partner flows 2 on the outer circumference of the stamp 5 up, which is due to the radius R6 in conjunction with the gap 7 is possible. This forms on top of the second joining partner 2 a wraparound arch 8th that the stamp impression 9 surrounded. The cross section of the joint connection according to the invention is in 3 shown. Between the joining partners 1 and 2 has formed by the radially outward flow of material an undercut H, the two joining partners 1 . 2 connects with each other. To the stamp impression 9 around the second joint partner has a curvature 8th on. Is the vault 8th disturbing for the intended application, this can be done by means of a Kalibrierstempels 10 be leveled, the component on a support surface 11 rests.

4 zeigt einen Längsschnitt der fertig hergestellten Fügeverbindung. Durch die Kalibrierung mittels des Kalibrierstempels wurde der Werkstoff aus dem Bereich der Wölbung radial nach innen geformt, so dass die Oberseite des zweiten Fügepartners 2 bis auf den Stempeleindruck im Wesentlichen eben ist und keine Erhebung bzw. Wölbung mehr aufweist. Es wurde dadurch eine hybride Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner 1 aus Kunststoff und einem zweiten Fügepartner 2 aus Metallblech hergestellt, was bisher in dieser Weise nicht möglich war. Es ist auch möglich, diese Fügepartner 1, 2 so anzuordnen, dass der zweite Fügepartner 2 am Gegenhalter 4 anliegt und der erste Fügepartner 1 auf der Seite des Stempels 5 positioniert wird. In diesem Fall würde bei einem ersten Fügepartner 1 aus Kunststoff durch den Umformforgang/Fügevorgang mittels des Stempels 5 der Kunststoff des ersten Fügepartners 1 in den metallischen Werkstoff des zweiten Fügepartners 2 eingeformt. Dies funktioniert auch, wenn z. B faserferstärker Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff verwendet wird, wobei überraschend ist, dass sich der Kunststoff bzw. der faserverstärkte Kunststoff des ersten Fügepartners 1 entsprechend in den metallischen Werkstoff des zweiten Fügepartners 2 einformen lässt. 4 shows a longitudinal section of the finished joint connection. By calibration by means of the calibration die, the material was formed from the area of the curvature radially inward, so that the top of the second joining partner 2 is essentially flat except for the stamp impression and has no elevation or camber more. It was thereby a hybrid connection between a first joint partner 1 made of plastic and a second joining partner 2 made of sheet metal, which was previously not possible in this way. It is also possible to join these partners 1 . 2 to arrange so that the second joint partner 2 on the counter-holder 4 and the first joining partner 1 on the side of the stamp 5 is positioned. In this case, would be at a first mating partner 1 made of plastic through the forming / joining process by means of the punch 5 the plastic of the first joining partner 1 in the metallic material of the second joining partner 2 formed. This also works if z. B fiber-reinforced plastic or fiber composite material is used, it being surprising that the plastic or the fiber-reinforced plastic of the first joining partner 1 correspondingly in the metallic material of the second joining partner 2 molding.

Anstelle eines metallischen Werkstoffs kann der zweite Fügepartner 2 ebenfalls aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff bestehen. Es ist auch möglich, einen Fügepartner, der in Richtung zum Stempel angeordnet ist, aus Kunststoff und den zweiten Fügepartner aus Karton/Pappe miteinander zu verbinden. In 5 ist eine Variante nach Abschluss des Fügeverfahrens dargestellt, bei welcher ein erster Fügepartner 1 aus Kunststoff am Gegenhalter 4 und ein zweiter Fügepartner 2 aus Kunststoff in Richtung zum Stempel 5 angeordnet ist, wobei zwischen den Fügepartnern 1 und 2 ein dritter Fügepartner 3 aus einer Metallfolie angeordnet ist, der gemeinsam mit dem ersten und zweiten Fügepartner 1, 2 durch den radial nach außen gerichteten Werkstofffluss den Hinterschnitt H bildend umgeformt wurde. Die Metallfolie ist ebenfalls nicht im Stempelbereich vorgelocht. Es ist z. B. auch möglich, einen ersten Fügepartner 1 aus Pappe, der mit einer Metall- oder Kunststofffolie (dritter Fügepartner 3) kaschiert wurde, mit einem zweiten Fügepartner 2 aus Kunststoff entsprechend zu fügen.Instead of a metallic material, the second joining partner 2 also made of plastic or fiber-reinforced plastic. It is also possible to connect a joining partner, which is arranged in the direction of the stamp, made of plastic and the second joining partner made of cardboard / cardboard. In 5 a variant is shown after completion of the joining process, in which a first joining partner 1 made of plastic on the counterholder 4 and a second joint partner 2 plastic towards the stamp 5 is arranged, being between the joining partners 1 and 2 a third joint partner 3 is arranged from a metal foil, which together with the first and second joining partners 1 . 2 was formed by the radially outward flow of material forming the undercut H forming. The metal foil is also not pre-punched in the stamp area. It is Z. B. also possible, a first joint partner 1 made of cardboard, with a metal or plastic film (third joint partner 3 ) was laminated, with a second joint partner 2 made of plastic.

Gem. 6 wurde der zwischen dem ersten Fügepartner 1 und dem zweiten Fügepartner 2 angeordnete dritte Fügepartner 3 mit einem Durchbruch 12 versehen. Durch den Stempel 5 wurde der Werkstoff des zweiten Fügepartners 2 durch den Durchbruch 12 im dritten Fügepartner 3 in den ersten am Gegenhalter 4 anliegenden ersten Fügepartner 1 eingeformt und hinter dem Durchbruch 12 des dritten Fügepartners 3 der Hinterschnitt H ausgebildet. Bei entsprechender Dimensionierung ist es dann möglich, gem. 7 den dritten Fügepartner 3 relativ zum ersten und zweiten Fügepartner 1, 2 ggf. nach Aufbringen eines Lösemomentes zu schwenken. Man erkennt in 7 im zweiten Fügepartner 2 die durch durch den Umformvorgang entstandene Wölbung 8, die sich an den Stempeleindruck 9 anschließt.Gem. 6 was the one between the first joint partner 1 and the second joint partner 2 arranged third joint partners 3 with a breakthrough 12 Mistake. By the stamp 5 became the material of the second joining partner 2 through the breakthrough 12 in the third joining partner 3 in the first on backstop 4 adjacent first joint partner 1 molded and behind the breakthrough 12 of the third joining partner 3 the undercut H formed. With appropriate dimensioning, it is possible in accordance with. 7 the third joint partner 3 relative to the first and second joint partners 1 . 2 if necessary, to pivot after applying a loosening torque. One recognizes in 7 in the second joining partner 2 the curvature created by the forming process 8th , which adhere to the stamp impression 9 followed.

Es ist mit der Erfindung damit erstmalig möglich, in nur einer Verfahrensstufe (mit einem Stempelhub) einen hybriden Werkstoffverbund zu erzeugen, bei dem z. B. ein erster und zweiter Fügepartner 1, 2 aus Kunststoff mit einem dritten vorgelochten Fügepartner 3 aus Metall oder Kunststoff schwenkbar, ohne Verwendung von Zusatzwerkstoff zu verbinden, wobei im Wesentlichen keine störenden Erhebungen/Wölbungen auf den Außenseiten des ersten und zweiten Fügepartners vorhanden sind.It is with the invention thus for the first time possible to produce in only one process stage (with a Stempelhub) a hybrid composite material in which z. B. a first and second joint partner 1 . 2 made of plastic with a third pre-punched joining partner 3 pivotally made of metal or plastic, without the use of additional material to connect, with substantially no disturbing elevations / bulges on the outer sides of the first and second joining partners are present.

Gem. 8 ist der Gegenhalter 4 zweiteilig ausgebildet. Er weist einen Amboss 4a auf, der am ersten Fügepartner 1 anliegt und einen Gegenhalterstempel 4b, der vom Amboss 4a umringt wird. Es werden hier der erste Fügepartner 1 mit dem stempelseitigen zweiten Fügepartner 2 und einem dazwischen angeordneten dritten Fügepartner 3 verbunden. Der Stempel 5 und der Niederhalter 6 liegen zuerst an der Oberseite des noch nicht umgeformten zweiten Fügepartners 2 an und zuerst vollführt der Gegenhalterstempel 4b entlang der Achse A eine Hubbewegung in Richtung zum Stempel 5 und dringt etwas in den ersten Fügepartner ein. Nun vollführt der Stempel 5 eine Hubbewegung in Richtung zum Gegenhalterstempel 4b und dringt in den zweiten Fügepartner 2 ein, wodurch sich, wie in 8 dargestellt, bereits ein Hinterschnitt H einstellt. Der radiale Werkstofffluss zur Bildung des Hinterschnitts wird dabei durch den eingedrungenen Gegenhalterstempel 4b begünstigt. Nun bewegt sich der Stempel 6 in Richtung zum Gegenhalterstempel 4b und der Gegenhalterstempel 4b bewegt sich in einer Rückhubbewegung soweit, dass dessen Druckfläche 4b1 mit der Anlagefläche 4a1 des Amboss im Wesentlichen fluchtet. Nachdem der Stempel 5 die erforderliche Eindringtiefe erreicht hat, vollführt dieser seine Rückhubbewegung und die Verbindung ist fertiggestellt. Es sind auch andere Bewegungsabläufe von Stempel 5 und Gegenhalterstempel 4b möglich. In 9 wird der Abschluss eines Fügevorganges zwischen einem am Gegenhalter 4 anliegenden ersten Fügepartner und einem in Richtung zum Stempel 5 angeordneten zweiten Fügepartnet gezeigt, wobei der Stempel 5 einen radial aufspreizbaren Bereich 5.2 aufweist, der nach Abschluss der axialen Hubbewegung des Stempels 5 den Werkstoff der Fügepartner 1, 2 durch radiales Ausspreizen zusätzlich radial ineinander formt. Auch hier liegt ein Niederhalter 6 auf der Oberseite des zweiten Fügepartners auf. Gem. nicht dargestellter Ausführungsbeispiele kann die zusätzliche radiale Ausformung auch mittels eines Druckmediums erfolgen.Gem. 8th is the counterpart 4 formed in two parts. He has an anvil 4a on, the first joint partner 1 is present and a counter stamp 4b that of the anvil 4a is surrounded. This is the first joint partner 1 with the punch side second joint partner 2 and a third joining partner arranged therebetween 3 connected. The Stamp 5 and the hold-down 6 lie first at the top of the not yet formed second joining partner 2 and first the counter stamp completes 4b along the axis A a lifting movement in the direction of the punch 5 and penetrate something in the first joint partner. Now the stamp completes 5 a lifting movement in the direction of the counterholder stamp 4b and penetrates into the second joint partner 2 which, as in 8th already shown, an undercut H adjusts. The radial flow of material to form the undercut is in this case by the penetrated counter-punch 4b favored. Now the stamp moves 6 towards the counter stamp 4b and the counter stamp 4b moves in a return stroke so far that its pressure surface 4b1 with the contact surface 4a1 the anvil is substantially aligned. After the stamp 5 has reached the required depth of penetration, this performs its return stroke and the connection is completed. There are also other movements of stamps 5 and counter stamps 4b possible. In 9 is the completion of a joining process between one on the counter-holder 4 adjoining first joining partner and one towards the stamp 5 arranged second joining partnet shown, wherein the punch 5 a radially expandable area 5.2 having, after completion of the axial stroke of the punch 5 the material of the joining partners 1 . 2 additionally formed by radially spreading radially into each other. Again, there is a hold-down 6 on top of the second joining partner. Gem. Not shown embodiments, the additional radial shaping can also be done by means of a pressure medium.

10 zeigt einen rechteckigen Stempelquerschnitt, wobei es möglich ist, zwei an die Druckfläche 5.1 anschließende Kanten als Schneidkanten auszuführen, so dass der Werkstoff des anliegenden Fügepartners durch die Schneidkanten durchtrennt wird und nur in den anderen Bereichen umgeformt wird. 11 zeigt die Variante eines dreieckigen Stempels und 12 eines ovalen Stempels, der an seiner Druckfläche 5.1 ein Formelement 5.3 aufweist. Selbstverständlich sind auch je nach Anwendungsfall andere Stempelformen möglich. 10 shows a rectangular punch cross section, where it is possible, two to the printing surface 5.1 make subsequent edges as cutting edges, so that the material of the adjacent joining partner is severed by the cutting edges and is formed only in the other areas. 11 shows the variant of a triangular stamp and 12 an oval stamp attached to its printing surface 5.1 a form element 5.3 having. Of course, depending on the application, other stamp shapes are possible.

Es ist weiterhin möglich, an der Druckfläche des Stempels Formelemente (s. 12) vorzusehen, die den Werkstofffluss begünstigen oder in eine bestimmte radiale Richtung lenken.It is also possible, on the pressure surface of the stamp form elements (s. 12 ), which favor the material flow or steer in a certain radial direction.

Durch die Verwendung unrunder bzw. unsymmetrischer Stempel wird dabei eine Erhöhung der Verdrehfestigkeit realisiert.By the use of non-circular or asymmetrical stamp is thereby realized an increase in the torsional strength.

Durch die mechanische Verklammerung zwischen den Fügepartnern ist die Aufnahme von äußeren mechanische Belastungen in verschiedenen Richtungen möglich.By the mechanical clamping between the joining partners is the absorption of external mechanical loads possible in different directions.

Der Hinterschnitt ist dabei ein Verbindungsbereich, in dem sich stempelseitiger Werkstoff hinter dem gegenhalterseitigem Werkstoff radial breitet, wodurch eine nahezu unlösbare form- und kraftschlüssige Verbindung erzeugt wird. Es ist mit einer einzigen Hubbewegung des Stempels (in einer Stufe) möglich, eine hybride Verbindung herzustellen. Das einstufige mechanische Fügen von plattenförmigen Bauteilen zu einen einseitig ebenen Verbund ist dabei ohne Vorarbeiten, wie z. B. Lochen, Kragenziehen usw. möglich. In bestimmten Fällen ist es lediglich sinnvoll, den sich zwischen zwei Fügepartnern befindlichen Fügepartner zu lochen.Of the Undercut is a connection area in which stamp side Material radially behind the Gegenhalterseitigem material, whereby a nearly insoluble positive and non-positive Connection is generated. It is with a single stroke of the Stamp (in one step) possible, a hybrid connection manufacture. The one-step mechanical joining of plate-shaped components to a one-sided planar composite is doing without preparatory work, such as z. B. punching, collar pulling, etc. possible. In particular Cases, it makes sense only between two Punching partners to join.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine erhebliche Verkürzung der Prozesskette möglich und es können Fügepartner aus unterschiedlichsten Materialien verbunden werden, was bisher in dieser Form nicht möglich war. Weiterhin ist bei der Anordnung der Bauteile eine Erhöhung der Funktionalität und eine Erweiterung der Einsatzgebiete, z. B. von mechanisch geführtem Metall/Kunststoff, Metall/faserverstärktem Kunststoff, Kunststoff/Kunststoff usw. in vielfältigsten Kombinationen möglich.With the solution according to the invention is a considerable Shortening the process chain possible and it can Joining partners connected from different materials become what was previously not possible in this form. Farther is in the arrangement of components an increase in functionality and an extension of the application areas, eg. B. of mechanically guided Metal / plastic, metal / fiber reinforced plastic, Plastic / plastic etc. in a variety of combinations possible.

11
erster Fügepartnerfirst joining partner
22
zweiter Fügepartnersecond joining partner
33
dritter Fügepartnerthird joining partner
44
Gegenhalterbackstop
4a4a
Ambossanvil
4a14a1
Anlagefläche des Ambosscontact surface of the anvil
4b4b
GegenhalterstempelBackstop Temple
4b14b1
Druckfläche des Gegenhalterstempelsprint area of the counter stamp
55
Stempelstamp
5.15.1
Druckflächeprint area
5.25.2
radial aufspreizbarer Bereichradial spreadable area
5.35.3
Formelementforming element
66
NiederhalterStripper plate
6.16.1
Auflagefläche des Niederhalters 6 Support surface of the hold-down 6
77
Spaltgap
88th
Erhebung Wölbungsurvey bulge
99
Stempeleindruckstamp impression
1010
KalibrierstempelKalibrierstempel
1111
Auflageflächebearing surface
1212
Durchbruchbreakthrough
AA
Stempelachsepunch axis
D5D5
Außendurchmesser des Stempels 5 Outer diameter of the punch 5
d6d6
Innendurchmesser des Niederhalters 6 Inner diameter of the hold-down 6
HH
Hinterschnittundercut
R5R5
Radius am Stempel 5 Radius on the stamp 5
R6R6
Radius am Niederhalter 6 Radius on the hold-down 6

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (12)

Hybrider Werkstoffverbund aus mehreren Fügepartnern, wobei – die Fügepartner im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen – mindestens ein ungelochter erster Fügepartner (1) aus einem umformbaren nichtmetallischen Werkstoff besteht, – mindestens ein ungelochter zweiter Fügepartner (2) aus einem umformbaren metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff besteht und – dass das Material des ersten und des zweiten Fügepartners (1, 2) im Verbindungsbereich durch den Eindruck eines Stempels (5) derart ineinander geformt sind, dass deren Werkstoffe zumindest bereichsweise radial nach außen verdrängt sind und eine mechanische Verklammerung zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) bildet.Hybrid composite material consisting of several joining partners, whereby - the joining partners lie flat on one another in the connection area - at least one un-punched first joint partner ( 1 ) consists of a deformable non-metallic material, - at least one un-punched second joint partner ( 2 ) consists of a deformable metallic or non-metallic material and - that the material of the first and the second joining partner ( 1 . 2 ) in the connection area by the impression of a stamp ( 5 ) are formed into one another such that their materials are at least partially displaced radially outwards and a mechanical clamping between the first and the second joint partner ( 1 . 2 ). Hybrider Werkstoffverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempeleindruck (9) aus Richtung des ersten oder des zweiten Fügepartners (1, 2) eingebracht ist.Hybrid composite material according to claim 1, characterized in that the stamp impression ( 9 ) from the direction of the first or the second joining partner ( 1 . 2 ) is introduced. Hybrider Werkstoffverbund nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des ersten oder des zweiten Fügepartners in welchen der Stempeleindruck (9) eingebracht ist, ein geringeres, gleiches oder ein größeres Umformvermögen als der Werkstoff des anderen Fügepartners aufweist.Hybrid composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the first or the second joining partner in which the stamp impression ( 9 ), has a lower, the same or a greater forming capacity than the material of the other joining partner. Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fügepartner (2) ein Metallblech oder eine Platte aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff ist und dass der erste Fügepartner (1) aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Holz, Papierverbund, Pappe, Karton, Gummi, Glas, Keramik, textilem Material oder einer Kombination der vorgenannten Materialien mit oder ohne Einbeziehung von metallischer Folie und/oder Kunststofffolie besteht.Hybrid material composite according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second joining partner ( 2 ) is a metal sheet or a plate made of plastic or fiber-reinforced plastic or fiber composite material and that the first joining partner ( 1 ) consists of plastic, fiber reinforced plastic, fiber composite material, wood, paper composite, cardboard, cardboard, rubber, glass, ceramic, textile material or a combination of the aforementioned materials with or without inclusion of metallic foil and / or plastic film. Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Stempeleindruck (9) aus Richtung des ersten oder zweiten Fügepartners (1, 2) aufweist und dass der jeweilige Fügepartner eine sich an den Stempeleindruck (9) umfangsseitig anschließende Wölbung (8) aufweist.Hybrid composite material according to one of claims 1 to 4, characterized in that it has a stamp impression ( 9 ) from the direction of the first or second joining partner ( 1 . 2 ) and in that the respective joining partner has adapted to the stamp impression ( 9 ) circumferentially subsequent curvature ( 8th ) having. Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Stempeleindruck (9) abgewandte Fügepartner auf seiner dem Stempeleindruck (9) gegenüberliegenden Außenseite keine oder nur eine geringe Erhebung oder Vertiefung oder nur eine geringe anderweitige von der Ebene abweichende Oberflächenstruktur aufweist.Hybrid composite material according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stamp impression ( 9 ) facing joint partners on his the stamp impression ( 9 ) opposite side has no or only a small elevation or depression or only a small otherwise deviating from the plane surface structure. Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) wenigstens ein dritter Fügepartner (3) angeordnet ist, der gemeinsam mit dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) durch den Stempeleindruck (9) umgeformt ist.Hybrid composite material according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the first and the second joint partner ( 1 . 2 ) at least one third joining partner ( 3 ) is arranged, which together with the first and the second joint partner ( 1 . 2 ) by the stamp impression ( 9 ) is transformed. Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) wenigstens ein dritter Fügepartner (3) angeordnet ist, der einen Durchbruch (12) aufweist, durch welchen das Material des ersten oder zweiten Fügepartners geformt ist.Hybrid composite material according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the first and the second joint partner ( 1 . 2 ) at least one third joining partner ( 3 ), which has a breakthrough ( 12 ), through which the material of the first or second joining partner is formed. Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Fügepartner (3) in Form einer dünnen Platte oder Folie ausgebildet ist.Hybrid material composite according to one of claims 1 to 8, characterized in that the third joining partner ( 3 ) is formed in the form of a thin plate or foil. Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Fügepartner (3) aus Blech, Metall- oder Kunststofffolie, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Holz, Papierverbund, Pappe, Karton, Gummi, Glas, Keramik, textilem Material oder einer Kombination der vorgenannten Produkte und Materialien besteht.Hybrid material composite according to one of claims 1 to 9, characterized in that the third joining partner ( 3 ) consists of sheet metal, metal or plastic film, plastic, fiber-reinforced plastic, fiber composite material, wood, paper composite, cardboard, cardboard, rubber, glass, ceramic, textile material or a combination of the aforementioned products and materials. Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Fügepartnern in der Art eines Druckknopfes lösbar und wieder herstellbar ist.Hybrid composite material according to one of the claims 1 to 10, characterized in that the connection between the Joining partners in the manner of a push button solvable and is recoverable. Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempeleindruck (9) nicht rotationssymmetrisch ausgebildet und die Verbindung dadurch verdrehsicher ist.Hybrid material composite according to one of claims 1 to 11, characterized in that the stamp impression ( 9 ) is not rotationally symmetrical and the connection is thus secured against rotation.
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