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EP3124133A1 - Gegenhalter für eine stanznietvorrichtung, stanznietvorrichtung, verwendung eines gegenhalters und verfahren zum herstellen eines gegenhalters - Google Patents

Gegenhalter für eine stanznietvorrichtung, stanznietvorrichtung, verwendung eines gegenhalters und verfahren zum herstellen eines gegenhalters Download PDF

Info

Publication number
EP3124133A1
EP3124133A1 EP16173027.0A EP16173027A EP3124133A1 EP 3124133 A1 EP3124133 A1 EP 3124133A1 EP 16173027 A EP16173027 A EP 16173027A EP 3124133 A1 EP3124133 A1 EP 3124133A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
counter
holder
punch
components
die
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.)
Granted
Application number
EP16173027.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3124133B1 (de
Inventor
Sebastian Engler
Florian Woelke
Ingo Kesel
Thomas Kiedrowski
Jens Koenig
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3124133A1 publication Critical patent/EP3124133A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3124133B1 publication Critical patent/EP3124133B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/025—Setting self-piercing rivets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/36—Rivet sets, i.e. tools for forming heads; Mandrels for expanding parts of hollow rivets

Definitions

  • the present invention relates to a counter-holder for a punch riveting apparatus, a punch riveting apparatus, a use of such a counter-holder and a method for producing such a counter-holder.
  • Punching riveting methods are used to connect at least two components that are particularly flat in a connection region (joining partner).
  • a punch riveting method is characterized in that a pre-punching of the components to be joined together is not required. Rather, a rivet is pressed by means of a punch or a punch tool in the at least two components, being ensured by a correspondingly shaped counter-holder, for example.
  • a punch or a punch tool in the at least two components, being ensured by a correspondingly shaped counter-holder, for example.
  • the rivet or the components in a certain Deforming manner to produce a positive and positive connection between the components.
  • Ultrasonic punch riveting known, in which a vibration generator, such as.
  • An ultrasonic generator is used to enable one or more components when connecting the components in vibration. By this vibration, for example, the expended force is reduced to push the rivet.
  • An inventive counter-holder also referred to as a die, for a punch riveting device with a punch, in which at least two components to be connected can be arranged between the counter-holder and the punch, has a surface which is re-polished at least in a region facing the components.
  • the remelt-polished surface is in particular laser-polished or electron-beam polished.
  • a conventional counter-holder for a punch riveting is usually milled or rotated and possibly mechanically polished or ground.
  • the counter-holder thus has a relatively rough surface, on which material can adhere from a component abutting the punch riveting process. This is particularly the case, for example, in the case of stamped riveting of soft materials such as, for example, pure aluminum.
  • an anvil according to the invention now has a crack-free and pore-free surface on which material can not or at least hardly adhere.
  • a thin layer of the surface is melted with a laser or electron beam guided along the surface and then hardened again. This leads to a smoothing of the surface due to the interfacial tension. This achieves a significantly smoother surface than with material-removing processes.
  • Such a counter holder for punch riveting devices with a vibration generator, for example an ultrasonic generator, is particularly advantageous.
  • a portion of the punch riveting apparatus is vibrated during the punch riveting operation so that the rivet can be more easily pressed into the components to be connected.
  • Just by the vibrations or the ultrasound can between the anvil and the adjacent component, a relative movement caused by which not only adhesions of material but also, for example. Alloys can arise in conventional counter-holders. In a counter-holder according to the invention this is no longer or at least hardly the case.
  • this is advantageous because there more and more often light metals such as aluminum are used.
  • the remelt-polished surface preferably has a thickness of at most 200 ⁇ m, in particular at most 100 ⁇ m. Such a thickness can be easily and quickly produced by remelting and is also sufficient for use in punch riveting devices.
  • the remelt-polished surface has a plurality of recesses, in particular regularly and / or irregularly arranged.
  • the recesses may substantially have a shape of a part of a spherical surface and / or a diameter of at most 500 ⁇ m and / or a depth of at most 100 ⁇ m.
  • the remelt-polished surface has a protective layer or sliding layer, in particular comprising or consisting of a DLC coating, ceramic or ceramic-like coating.
  • DLC is so-called “diamond-like carbon", for example a C2 or C3 layer.
  • Such a layer can be produced, for example, by bombarding a piece of carbon with a laser beam, so that the carbon atoms can deposit correspondingly on the surface of the counter-holder.
  • a ceramic-like coating for example, a zirconium layer can be used, which is applied, for example, by means of a sol-gel process.
  • a punch riveting apparatus 10 is shown at various stages of performing a punch riveting process.
  • the punch riveting device 10 has a punch 15 which is radially surrounded by a sleeve-shaped hold-down 16 and is arranged to be movable relative to the latter in the longitudinal direction.
  • the punch 15 is coupled to a drive, not shown here, for example a hydraulic or pneumatic drive, which serves to apply a force F required to press a rivet 20 into the two components 11, 12.
  • the hold-down 16 is adapted to press against the surface of the die 15 facing member 11 with a hold-down force.
  • a separate drive can be provided.
  • the hold-down can also be coupled to the drive of the punch 15, for example by means of a spring.
  • an inventive counter-holder 18 which acts as a die here, arranged.
  • the die 18 is also in the direction of a longitudinal axis 19, in the direction of which also the punch 15 and the hold-16 are arranged movable, raised and lowered.
  • the hold-down 16 and the die 18 serve to clamp or compress the two components 11, 12 between the hold-down 16 and the die 18 during processing by the punch 15.
  • the die 18 has, on the side facing the component 12, a region 21 with a flat surface from which a trough-shaped or recess 22 extends.
  • the rivet 20 preferably consists of a material which is harder than the materials of the two components 11, 12, at least in the region of the rivet shank 24.
  • the planar top side 26 facing away from the component 11 is arranged in operative connection with the ram 15, which is located at the top side 26 of FIG Rivet 20 is flat.
  • the punch 15 is operatively connected to a vibration generator 30 for generating vibrations.
  • a vibration generator 30 for generating vibrations.
  • ultrasonic vibrations with an amplitude (distance between maximum positive and negative amplitude of a vibration) between 10 .mu.m and 110 .mu.m (or an amplitude between 5 .mu.m and 55 .mu.m) and a frequency between 15 kHz and 35 kHz are generated.
  • vibrations are coupled by the vibrator 30 via the punch 15 in the rivet 20.
  • the coupling-in direction of the vibrations of the vibration generator 30 can take place, for example, parallel to the longitudinal axis 19, that is to say parallel to the joining direction of the rivet 20 into the components 11, 12.
  • FIG. 1a Phase shown represents a beginning of the Stanzniethabilits in which the rivet shank 24 comes into operative connection with the top of the component 11. In this case, the punch 15 is pressed with the force F against the stamp 15 facing member 11.
  • the rivet shank 24 initially cuts or punches into the component 11.
  • the two components 11, 12 are plastically deformed, wherein the recess 22 facing the component 12 is pressed in the corresponding areas in the recess 22.
  • the rivet shank 24 is spread outwards in the region of the recess 22, whereby the two components 11, 12 are securely connected to each other in the axial direction in a positive and non-positive manner.
  • FIG. 2 a sequence of a method according to the invention for producing a counter-holder in a preferred embodiment is shown.
  • a section of the counter-holder or the die 18 is shown, which consists of a base material 185.
  • This base material may, for example, be hardened tool steel.
  • the figure on the right shows a rough surface 181, as it exists before the method according to the invention, for example after a milling operation.
  • a laser beam 200 can now be moved over the surface of the die 18.
  • a melting area is formed on the surface 186, in which the base material is melted or remelted.
  • the laser beam can be performed with pulsed laser radiation, continuous laser radiation or in a combined variant in one or more crossings.
  • the jet speed can be 10 to 1000 mm / sec at a power of 20 to 500 W.
  • the spot diameter can be at least 10 ⁇ m.
  • the smoothing of the surface results from the interfacial tension.
  • the heat-affected zone 184 which is likewise shown, is formed during the remelting between the base material 185 and the remelting layer 183.
  • the thickness of the heat-affected zone is typically in the order of magnitude of the remelting zone.
  • FIG. 3 schematically shows a surface of a counter-holder according to the invention in a preferred embodiment.
  • a sliding or protective layer 190 is applied to the surface which has now been melt-coated, which may be, for example, DLC, ie "diamond-like carbon".
  • recesses 195 are provided on the surface of the die 18 . These recesses 195 can be obtained by, for example, suitably guiding the laser beam during laser polishing. These recesses may be provided on the surface, for example, at irregular intervals, both in the longitudinal and in the transverse direction.
  • a kind of pockets for lubricant which is applied to the surface of the matrix, are thus formed. This can prevent the lubricant from being removed too quickly.
  • Umschmelzpolieren incl The introduction of the wells can be done not only on a flat surface, but in particular on a surface with recesses, such as. In FIG. 1 in cross-section with the recess 22 is shown, can take place.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenhalter für eine Stanznietvorrichtung, eine Stanznietvorrichtung, eine Verwendung eines solchen Gegenhalters sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gegenhalters.
    • Stand der Technik
  • Verfahren zum Stanznieten dienen zum Verbinden mindestens zweier in einem Verbindungsbereich insbesondere eben ausgebildeter Bauteile (Fügepartner). Ein Stanznietverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Vorlochen der miteinander zu verbindenden Bauteile nicht erforderlich ist. Vielmehr wird ein Niet mittels eines Stempels oder eines Stempelwerkzeugs in die wenigstens zwei Bauteile eingedrückt, wobei durch einen entsprechend geformten Gegenhalter, bspw. in Form einer Matrize, der mit dem Stempelwerkzeug zusammenwirkt, sichergestellt ist, dass der Niet oder die Bauteile sich in einer bestimmten Art und Weise verformen, um eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den Bauteilen herzustellen.
  • Weiterhin sind bspw. aus der EP 2 318 161 B1 oder der DE 10 2014 203 357 A1 sog. Ultraschall-Stanznietverfahren bekannt, bei denen ein Schwingungserzeuger, wie bspw. ein Ultraschall-Generator verwendet wird, um ein oder mehrere Komponenten beim Verbinden der Bauteile in Schwingung zu versetzen. Durch diese Schwingung wird bspw. die aufzuwendende Kraft zum Eindrücken des Niets reduziert.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Gegenhalter, eine Stanznietvorrichtung, eine Verwendung eines Gegenhalters sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenhalters mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
    • Vorteile der Erfindung
  • Ein erfindungsgemäßer Gegenhalter, auch als Matrize bezeichnet, für eine Stanznietvorrichtung mit einem Stempel, bei der wenigstens zwei miteinander zu verbindende Bauteile zwischen dem Gegenhalter und dem Stempel anordenbar sind, weist eine wenigstens in einem den Bauteilen zugewandten Bereich umschmelzpolierte Oberfläche auf. Die umschmelzpolierte Oberfläche ist dabei insbesondere laserstrahlpoliert oder elektronenstrahlpoliert ausgebildet.
  • Ein herkömmlicher Gegenhalter für eine Stanznietvorrichtung wird in der Regel gefräst oder gedreht und ggf. mechanisch poliert oder geschliffen. Der Gegenhalter weist somit eine relativ raue Oberfläche auf, an welcher Material von einem beim Stanznietvorgang anliegenden Bauteil anhaften kann. Dies ist insbesondere bspw. beim Stanznieten von weichen Materialien wie bspw. Rein-Aluminium der Fall.
  • Durch die umschmelzpolierte Oberfläche weist ein erfindungsgemäßer Gegenhalter nun eine riss- und porenfreie Oberfläche auf, an welcher Material nicht oder zumindest kaum mehr anhaften kann. Beim Umschmelzpolieren wird eine dünne Schicht der Oberfläche mit einem entlang der Oberfläche geführten Laser- oder Elektronenstrahl geschmolzen und erhärtet anschließend wieder. Dies führt zu einer Glättung der Oberfläche infolge der Grenzflächenspannung. Damit ist eine deutliche glattere Oberfläche erreichbar als mit materialabtragenden Verfahren.
  • Besonders vorteilhaft ist ein solcher Gegenhalter für Stanznietvorrichtungen mit einem Schwingungserzeuger, bspw. einem Ultraschallgenerator. Bei solchen Stanznietvorrichtungen wird während des Stanznietvorgangs ein Bereich der Stanznietvorrichtung in Schwingung versetzt, so dass sich der Niet leichter in die zu verbindenden Bauteile eindrücken lässt. Gerade durch die Schwingungen bzw. den Ultraschall kann zwischen dem Gegenhalter und dem daran anliegenden Bauteil eine Relativbewegung entstehen, durch welche bei herkömmlichen Gegenhaltern nicht nur Anhaftungen von Material sondern bspw. auch Anlegierungen entstehen können. Bei einem erfindungsgemäßen Gegenhalter ist dies nicht mehr oder zumindest kaum mehr der Fall. Insbesondere bei einer Verwendung im Karosseriebau, bspw. im automobilen Bereich, ist dies vorteilhaft, da dort immer häufiger Leichtmetalle wie bspw. Aluminium verwendet werden.
  • Vorzugsweise weist die umschmelzpolierte Oberfläche eine Dicke von höchstens 200 µm, insbesondere höchstens 100 µm, auf. Eine solche Dicke kann durch Umschmelzpolieren einfach und schnell erzeugt werden und ist zudem ausreichend für die Verwendung bei Stanznietvorrichtungen.
  • Vorteilhafterweise weist die umschmelzpolierte Oberfläche mehrere, insbesondere regelmäßig und/oder unregelmäßig angeordnete, Vertiefungen auf. Insbesondere können die Vertiefungen im Wesentlichen eine Form eines Teils einer Kugeloberfläche und/oder einen Durchmesser von höchstens 500 µm und/oder eine Tiefe von höchstens 100 µm aufweisen. Durch solche Vertiefungen, die insbesondere auch mittels des Laserstrahls bzw. mittels des Elektronenstrahls durch geeignete Strahlführung eingebracht werden können, kann Schmiermittel, das vor einem Stanznietvorgang zwischen den Gegenhalter und das daran anliegende Bauteil eingebracht wird, einfach und effektiv am Abfließen gehindert werden. Zudem wird ein Volumen für das Schmiermittel erhöht. Ein Schmierfilm bleibt damit länger bestehen und kann effektiv zur Kühlung, Trennung der Oberflächen, Reibwertreduktion und Unterbindung von adhäsivem und abrasivem Verschleiß beitragen. Auf diese Weise werden Anlegierungen noch effektiver verhindert.
  • Es ist von Vorteil, wenn die umschmelzpolierte Oberfläche eine Schutzschicht oder Gleitschicht, insbesondere enthaltend oder bestehend aus einer DLC-Beschichtung, keramischen oder keramikähnlichen Beschichtung, aufweist. Bei DLC handelt es sich um sog. "Diamond-Like Carbon", bspw. eine C2- oder C3-Schicht. Eine solche Schicht kann bspw. erzeugt werden, indem ein Stück Kohlenstoff mit einem Laserstrahl beschossen wird, so dass sich die Kohlenstoffatome entsprechend an der Oberfläche des Gegenhalters absetzen können. Als keramikähnliche Beschichtung kann bspw. eine Zirkonschicht verwendet werden, die bspw. mittels eines Sol-Gel-Verfahrens aufgebracht wird. Durch eine solche Gleit- bzw. Schutzschicht bleibt die umschmelzpolierte Oberfläche länger erhalten, was zu einer erhöhten Lebensdauer des Gegenhalters führt.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
    • Figurenbeschreibung
    • Figuren 1a bis 1d
    zeigen eine Stanznietvorrichtung bei verschiedenen Phasen eines Stanznietvorgangs.
    Figur 2
    zeigt einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Gegenhalters in einer bevorzugten Ausführungsform.
    Figur 3
    zeigt schematisch eine Oberfläche eines erfindungsgemäßen Gegenhalters in einer bevorzugten Ausführungsform.
    Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • In den Figuren 1a bis 1d ist eine Stanznietvorrichtung 10 bei verschiedenen Phasen der Durchführung eines Stanznietverfahrens dargestellt. Die Stanznietvorrichtung 10 weist einen Stempel 15 auf, welcher von einem hülsenförmigen Niederhalter 16 radial umgeben und relativ zu diesem in Längsrichtung beweglich angeordnet ist. Insbesondere ist der Stempel 15 mit einem hier nicht dargestellten Antrieb, bspw. einem hydraulischen oder pneumatischen Antrieb, gekoppelt, der dazu dient, eine zum Eindrücken eines Niets 20 in die beiden Bauteile 11, 12 benötigte Kraft F aufzubringen.
  • Ebenfalls ist der Niederhalter 16 dazu eingerichtet, gegen die Oberfläche des dem Stempel 15 zugewandten Bauteils 11 mit einer Niederhaltekraft zu drücken. Hierzu kann bspw. ein eigener Antrieb vorgesehen sein. Jedoch kann der Niederhalter auch an den Antrieb des Stempels 15 gekoppelt sein, bspw. mittels einer Feder.
  • Auf der dem Stempel 15 und dem Niederhalter 16 gegenüberliegenden Seite der beiden Bauteile 11, 12 ist ein erfindungsgemäßer Gegenhalter 18, der hier als Matrize wirkt, angeordnet. Die Matrize 18 ist ebenfalls in Richtung einer Längsachse 19, in deren Richtung auch der Stempel 15 und der Niederhalter 16 beweglich angeordnet sind, heb- und senkbar. Der Niederhalter 16 und die Matrize 18 dienen dazu, die beiden Bauteile 11, 12 zwischen dem Niederhalter 16 und der Matrize 18 während der Bearbeitung durch den Stempel 15 einzuspannen bzw. zusammenzudrücken. Die Matrize 18 weist auf der dem Bauteil 12 zugewandten Seite einen Bereich 21 mit einer ebenen Oberfläche auf, von der eine mulden- bzw. kuhlenförmige Ausnehmung 22 ausgeht.
  • Für eine detaillierte Beschreibung des Gegenhalters bzw. der Matrize 18 sei an dieser Stelle auf die Figuren 2 und 3 verwiesen.
  • Der Niet 20 besteht bevorzugt aus einem gegenüber den Werkstoffen der beiden Bauteile 11, 12 härteren Material, zumindest im Bereich des Nietschaftes 24. Die dem Bauteil 11 abgewandte, ebene Oberseite 26 ist in Wirkverbindung mit dem Stempel 15 angeordnet, der an der Oberseite 26 des Niets 20 flächig anliegt.
  • Der Stempel 15 ist mit einem Schwingungserzeuger 30 zur Erzeugung von Schwingungen bzw. Vibrationen wirkverbunden. Insbesondere werden mittels des Schwingungserzeugers 30 Ultraschallschwingungen mit einer Schwingweite (Abstand zwischen maximaler positiver und negativer Amplitude einer Schwingung) zwischen 10 µm und 110 µm (bzw. einer Amplitude zwischen 5 µm und 55 µm) und einer Frequenz zwischen 15 kHz und 35 kHz erzeugt.
  • Diese Schwingungen werden von dem Schwingungserzeuger 30 über den Stempel 15 in den Niet 20 eingekoppelt. Die Einkopplungsrichtung der Vibrationen des Schwingungserzeugers 30 kann dabei bspw. parallel zur Längsachse 19, das heißt parallel zur Fügerichtung des Niets 20 in die Bauteile 11, 12 erfolgen.
  • Die in Figur 1a gezeigte Phase stellt einen Beginn des Stanznietverfahrens dar, bei dem der Nietschaft 24 in Wirkverbindung mit der Oberseite des Bauteils 11 gelangt. Dabei wird der Stempel 15 mit der Kraft F gegen das dem Stempel 15 zugewandte Bauteil 11 gedrückt.
  • In einer in Figur 1b gezeigten weiteren Phase, d.h. während des weiteren Verlaufs des Nietvorgangs und unter Unterstützung der in die Bauteile 11, 12 eingekoppelten Schwingungen schneidet bzw. stanzt der Nietschaft 24 sich zunächst in das Bauteil 11 ein. Dabei werden die beiden Bauteile 11, 12 plastisch verformt, wobei das der Ausnehmung 22 zugewandte Bauteil 12 in den entsprechenden Bereichen in die Ausnehmung 22 eingedrückt wird.
  • Während des weiteren Bewegungswegs bzw. der weiteren Abwärtsbewegung des Niets 20 entsprechend der Figur 1c wird der Nietschaft 24 im Bereich der Ausnehmung 22 nach außen gespreizt, wodurch die beiden Bauteile 11, 12 in Axialrichtung sicher form- und kraft schlüssig miteinander verbunden werden.
  • Dabei ist zu erkennen, dass entsprechend der Figur 1d, die die Endposition des Niets 20 zeigt, der Nietschaft 24 nicht aus dem Bauteil 12 herausragt bzw. dieses nicht vollständig durchdringt.
  • Nachdem der Niet 20 die in der Figur 1d dargestellte Endposition erreicht hat, bei der die Oberseite 26 des Niets 20 zumindest in etwa bündig mit der Oberseite des Bauteils 11 abschließt, wird anschließend der Stempel 15 wieder von den Bauteilen 11, 12 in entgegengesetzte Richtung nach oben bewegt.
  • In Figur 2 ist ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Gegenhalters in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Dazu ist ein Ausschnitt des Gegenhalters bzw. der Matrize 18 gezeigt, die aus einem Grundmaterial 185 besteht. Bei diesem Grundmaterial kann es sich bspw. um gehärteten Werkzeugstahl handeln.
  • In der Figur rechts ist eine raue Oberfläche 181 zu sehen, wie sie vor dem erfindungsgemäßen Verfahren, bspw. nach einem Fräsvorgang, vorliegt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun bspw. ein Laserstrahl 200 über die Oberfläche der Matrize 18 verfahren werden. Im Bereich des Laserstrahls 200 bildet sich auf der Oberfläche ein Schmelzbereich 186, in dem das Grundmaterial auf- bzw. umgeschmolzen wird. Der Laserstrahl kann dabei mit gepulster Laserstrahlung, kontinuierlicher Laserstrahlung oder in einer kombinierten Variante in einer oder mehreren Überfahrten geführt werden. Die Strahlgeschwindigkeit kann 10 bis 1000 mm/sec bei einer Leistung von 20 bis 500 W betragen. Der Spotdurchmesser kann dabei mindestens 10 µm betragen.
  • Im Bereich hinter dem Laserstrahl 200, in der Figur links zu sehen, bildet sich dann nach dem Aushärten eine dünne Umschmelzschicht 183 mit einer Dicke von vorzugsweise weniger als 250 µm, insbesondere weniger als 100 µm, die eine geglättete, umschmelzpolierte Oberfläche 183 aufweist. Die Glättung der Oberfläche resultiert aus der Grenzflächenspannung. Hierbei erstarrt die Oberfläche in der Regel riss- und porenfrei aus der Schmelze, wodurch keine scharfkantigen Strukturen auf der Oberfläche zurückbleiben. Die ebenfalls gezeigte Wärmeeinflusszone 184 bildet sich während des Umschmelzens zwischen dem Grundmaterial 185 und der Umschmelzschicht 183 aus. Die Dicke der Wärmeeinflusszone liegt dabei typischerweise in der Größenordnung der Umschmelzzone.
  • Figur 3 zeigt schematisch eine Oberfläche eines erfindungsgemäßen Gegenhalters in einer bevorzugten Ausführungsform. Dazu ist erneut ein Ausschnitt des Gegenhalters bzw. der Matrize 18 gezeigt. Auf der nunmehr umschmelzpolierten Oberfläche ist zusätzlich eine Gleit- bzw. Schutzschicht 190 aufgetragen, bei der es sich bspw. um DLC, d.h. "Diamond-Like Carbon", handeln kann.
  • Zusätzlich ist zu sehen, dass auf der Oberfläche der Matrize 18 Vertiefungen 195 (hier im Querschnitt zu sehen) vorgesehen sind. Diese Vertiefungen 195 können erhalten werden, indem bspw. der Laserstrahl beim Laserpolieren geeignet geführt wird. Diese Vertiefungen können auf der Oberfläche bspw. in unregelmäßigen Abständen, sowohl in Längs- als auch in Querrichtung vorgesehen sein.
  • Durch die Form, die bspw. im Wesentlichen einem Teil einer Kugeloberfläche entspricht (ähnlich einem Näpfchen), werden somit eine Art Taschen für Schmierstoff, der auf die Oberfläche der Matrize aufgebracht wird, gebildet. Damit kann verhindert werden, dass der Schmierstoff zu schnell abgetragen wird.
  • Es versteht sich, dass das Umschmelzpolieren inkl. dem Einbringen der Vertiefungen nicht nur auf einer ebenen Oberfläche erfolgen kann, sondern insbesondere auch auf einer Oberfläche mit Ausnehmungen, wie sie bspw. in Figur 1 im Querschnitt mit der Ausnehmung 22 gezeigt ist, erfolgen kann.

Claims (15)

  1. Gegenhalter (18) für eine Stanznietvorrichtung (10) mit einem Stempel (15), bei der wenigstens zwei miteinander zu verbindende Bauteile (11, 12) zwischen dem Gegenhalter (18) und dem Stempel (15) anordenbar sind, gekennzeichnet durch eine mittels Umschmelzen polierte Oberfläche (182), welche Vorzugsweise einem der Bauteile (11, 12) zugewandt ist.
  2. Gegenhalter (18) nach Anspruch 1, wobei die umschmelzpolierte Oberfläche (182) eine Dicke von höchstens 250 µm, insbesondere höchstens 100 µm, aufweist.
  3. Gegenhalter (18) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die umschmelzpolierte Oberfläche (182) laserstrahlpoliert oder elektronenstrahlpoliert ausgebildet ist.
  4. Gegenhalter (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die umschmelzpolierte Oberfläche (182) mehrere Vertiefungen (195) aufweist.
  5. Gegenhalter (18) nach Anspruch 4, wobei die Vertiefungen (195) im Wesentlichen eine Form eines Teils einer Kugeloberfläche und/oder einen Durchmesser von höchstens 500 µm und/oder eine Tiefe von höchstens 100 µm aufweisen.
  6. Gegenhalter (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die umschmelzpolierte Oberfläche (182) eine Schutzschicht oder Gleitschicht (190) aufweist.
  7. Stanznietvorrichtung (10) zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile (11, 12) mit einem Gegenhalter (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche und mit einem Stempel (15),
    wobei die wenigstens zwei Bauteile (11, 12) zwischen dem Stempel (15) und dem Gegenhalter (18) anordenbar sind.
  8. Stanznietvorrichtung (10) nach Anspruch 7, weiterhin mit einem Schwingungserzeuger (30), mittels dessen der Stempel (15), der Gegenhalter (18) und/oder wenigstens eines der wenigstens zwei Bauteile (11, 12) in Schwingung versetzbar sind.
  9. Verwendung eines Gegenhalters (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Stanznietvorrichtung (10), insbesondere nach Anspruch 7 oder 8, zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile (11, 12) mittels eines Niets (20).
  10. Verwendung nach Anspruch 9, wobei vor dem Verbinden der wenigstens zwei Bauteile (11, 12) ein Schmiermittel zwischen den Gegenhalter (18) und das dem Gegenhalter zugewandte Bauteil (11) eingebracht wird.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Gegenhalters (18) für eine Stanznietvorrichtung (10) mit einem Stempel (15), bei der ein wenigstens zwei miteinander zu verbindende Bauteile (11, 12) zwischen dem Gegenhalter (18) und dem Stempel (15) anordenbar sind,
    wobei eine Oberfläche des Gegenhalters (18) wenigstens in einem den Bauteilen (11, 12) zugewandten Bereich (21) umschmelzpoliert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei zum Umschmelzpolieren ein Laserstrahl (200) oder ein Elektronenstrahl entlang der Oberfläche des Gegenhalters (18) geführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei auf der Oberfläche des Gegenhalters (18) Vertiefungen (195), insbesondere unregelmäßig angeordnet, eingebracht werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Vertiefungen (195) mittels eines Laserstrahls (200) oder eines Elektronenstrahls eingebracht werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Oberfläche vor und/oder nach dem Umschmelzpolieren mit einer DLC-, einer keramischen oder einer keramikähnlichen Beschichtung beschichtet wird.
EP16173027.0A 2015-07-31 2016-06-06 Stanznietvorrichtung mit einem gegenhalter und verwendung eines solchen gegenhalters Active EP3124133B1 (de)

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