[go: up one dir, main page]

WO2019096475A1 - Verfahren zur herstellung eines verbundbauteils - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines verbundbauteils Download PDF

Info

Publication number
WO2019096475A1
WO2019096475A1 PCT/EP2018/075931 EP2018075931W WO2019096475A1 WO 2019096475 A1 WO2019096475 A1 WO 2019096475A1 EP 2018075931 W EP2018075931 W EP 2018075931W WO 2019096475 A1 WO2019096475 A1 WO 2019096475A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
joining element
joining
screw
flow
recess
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/075931
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Plass
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to CN201880062181.7A priority Critical patent/CN111133207B/zh
Publication of WO2019096475A1 publication Critical patent/WO2019096475A1/de
Priority to US16/872,810 priority patent/US11473603B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/063—Friction heat forging
    • B21J5/066—Flow drilling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02—Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B62D27/026—Connections by glue bonding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B11/00—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding
    • F16B11/006—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by gluing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/10—Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws
    • F16B25/106—Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws by means of a self-piercing screw-point, i.e. without removing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/001—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed
    • F16B25/0021—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed the material being metal, e.g. sheet-metal or aluminium

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a composite component from a first and a second joining element by means of an adhesive and at least one flow-forming screw.
  • gaps between the joining elements arranged adhesive layer is disturbed from the adhesive, so that the adhesive layer in the region of the gap forms a lower compared to the surrounding areas adhesion to the joining elements.
  • the disturbed areas of the adhesive layer can thereby be compared to the surrounding areas in which it is not too A gap has formed, record significantly lower forces before it comes to a break due to the lower adhesion.
  • the invention is therefore an object of the invention to overcome the above parts and to provide a method for producing a composite component, wherein the forming between a first and a second joining element adhesive layer has a substantially uniformly high adhesion and the joining elements not uncontrollably formed vice become.
  • a method for producing a composite component is proposed.
  • the composite component consists of a first joining element and a second joining element.
  • the method comprises at least the following steps: a. Applying an adhesive to a joining surface of the first Fügeele
  • the method is characterized in that a recess is formed in the joining surface of the second joining element before fixing the second joining element on the first joining element.
  • the recess is formed around the at least one screw position at which the respective flow-forming screw penetrates the second joining element, so that the material displaced by the flow-forming screw is at least partially received by the recess.
  • Through the depression forms a cavity between the ers th and the second joining element. This is at the arrange on the second joining element on the first joining element and the fixing of the second joining element to the first joining element filled with adhesive substance.
  • the material displaced by the flow forming screw when the flow forming screw is screwed into the first joining element is at least partially moved in the direction of the second joining element.
  • the second joining element is a metal sheet and in particular an aluminum sheet.
  • the first joining element is advantageously formed from aluminum.
  • the first joining element is also preferably designed as a hollow carrier, a sheet metal or as a component made of a solid material which is not completely penetrated by the flow forming screws in the case of screwing the flow forming screws.
  • the recess in the sheet is produced in an advantageous variant of the method by a non-cutting forming process, in particular a stamping or deep-drawing process.
  • the sheet thereby forms the recess by a pot-like shape, the interior or cavity of which points to the first joining element.
  • the sheet is usually brought anyway by a non-cutting forming process in its shape.
  • the formation of the depression by means of a non-cutting forming process can be integrated directly into the existing manufacturing process of the first joining element, so that no additional process steps or process times are necessary for this purpose.
  • the pot-like shape on a ist of the first joining element facing surface of the second joining element forms in a development of the method a support surface for a screw head of the respective flow forming screw.
  • the support surface has a support surface diameter which is at least as large as a diameter of the jewei time screw head. Due to the fact that the screw or the screw head rests with a designated surface on the support surface, forces can by the screw on a maximum area in the second Introduced joining element and derived from it into the screw.
  • the second joining element has at the at least one screw position in an advantageous embodiment variant in each case a through hole. Al ternatively such is introduced into the second joining element.
  • the flow forming screw is screwed into the first joining element through the through hole, so that no hole has to be formed through the flow forming screw and therefore only material has to be accommodated in the cavity caused by the flow hole forming in the first joining element is transported into the cavity.
  • the recess can be made smaller, whereby the visual appearance of the second joining element is less affected and lower degrees of deformation in the preparation of the recess are required.
  • the depression in a training vonbil trained round and centered around the respective screw is arranged.
  • the depression measured on the joining surface of the second joining element, preferably has a diameter of between 10 and 30 mm.
  • the depression measured from the joining surface of the second joining element to a lowest point of the depression, has a depth of between 0.5 and 2 mm.
  • Screwed screwed by the second joining element in the first joining element Two screw positions then advantageously have one Distance between 40 and 100 mm apart.
  • An alternative embodiment provides that the recesses of two directly adjacent screw positions are interconnected.
  • the Ver depressions form together a channel-shaped cavity in the second joining element to the first joining element out.
  • the invention also proposes the use of an embossed sheet in a method according to the invention.
  • the sheet has centered around the at least one screwing position in each case a pot-like shape from, which determines a cavity between the sheet and the first joining element on the molding.
  • the hollow space between the first joining element and the second joining element formed by the depression in the second joining element or in the joining surface of the second joining element is designed to receive a material that is shaped from the flow forming screw during flow-hole forming during fixing of the second joining element on the first joining element is conveyed into the cavity inside.
  • Fig. 1 shows a first step of a method for producing a
  • FIG. 2 shows a second step of the method for producing the composite component
  • FIG. 3 shows a third step of the method for producing the United composite component.
  • 4 shows a third step of the method for producing an alter native composite component.
  • 5 shows a second step of the method for producing an al composite composite component.
  • Fig. 6 is a plan view of a second joining element for producing a composite component according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first step of the production process. Shown is the first joining element 10 to which the adhesive 30 is applied. The adhesive 30 is arranged on the joining surface 1 1 of the first joining element.
  • the second joining element 20 designed as a sheet has a pot-shaped formation 24 produced by a deep-drawing process in a press shop. The pot-shaped shape protrudes from the plane of the second joining element 20 of the first joining element 10 and determines a Ver recess 23 on the joining surface 21 of the second joining element 20, which faces the first joining element 10.
  • the flow-forming screw 40 is centered in the screwing position P above the pot-like formation 24.
  • the recess 23 has a diameter X, which is measured at the joining surface 21 of the second joining element 20.
  • the recess 23 has a depth Z, which is measured from the joining surface 21 of the second joining element 20 to a lowest point of the recess.
  • the second joining element 20 comes along the adhesive 30 in contact, which is not yet cured and tough.
  • the flow-forming screw 40 is then screwed into the first joining element 10 in the screwed position P by the second joining element 20.
  • the flow-forming screw 40 is heated by its rotation at its tip first, the second joining element, whereby the heated material of the second joining element is tough and is displaced by the advance of the flow-forming screw 40.
  • the heated material is pressed in part on the side facing away from the first joining element 10 surface of the second joining element 20 and partly in the particular cavity defined by the recess 23 in which it forms a bead-shaped ejection 22 of material of the second joining element 20.
  • the flow-forming screw 40 is further pressed to the first joining element 10, formed in the second joining element 20 from a thread and heated the first joining element 10 until the heated material of the first joining element 10 is liquified or tough and in which by the Well 23 certain cavity is transported into it by starring it as a bead-shaped ejection 12 of material of the first joining element 10.
  • FIG 3 the joined with the first joining element 10 second Fügeele element 20 is shown, wherein the flow-forming screw 40 has each formed a hole in the first and second joining element 10, 20 and has a thread cut.
  • the thereby displaced from the respective joining element Mate rial was in each case in the particular ge through the recess 23 cavity promotes and there is solidified as a bead-shaped ejection 12, 22. Characterized in that the recess 23 has created a sufficiently large cavity to accommodate the entire displaced material, no uncontrolled gap has formed between the ERS th and second joining element 10, 20.
  • FIG. 4 shows a third step of the method for producing an alter native composite component.
  • the first joining element 10 ' is also a metal sheet.
  • the flow-forming screw 40 penetrates the sheet and conveys a portion of the heated and displaced material on the surface facing away from the second joining elements 20, where it solidifies as another bead-shaped ejection. However, part of the material continues to be conveyed to the cavity defined by the recess 23.
  • the second Fügeele element 20 'already before fixing a through hole 26.
  • the illustrated first Fügeele element 10 is also a hollow profile, so that the displaced material of the first joining element 10" at least partially in the interior of the hollow profile ge promotes and solidifies there.
  • FIG. 6 shows a plan view of a second joining element 20. Visible are three pot-shaped formations 24, each of which forms a flat on bearing surface 25 for a flow-forming screw 40.
  • the pot-shaped formations 24 are each centered around a screwing position P angeord net, which are each spaced by the distance Y from the directly adjacent screwed position.
  • the invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.
  • another connecting element could be used, which is connected to the first joining element by means of a friction welding process and on the second joining element, the second joining element pressing against the first joining element, and on or with the second joining element by the friction welding connected is.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus einem ersten Fügeelement (10) und einem zweiten Fügeelement (20) mittels eines Klebstoffs (30) und einer Fließformschraube (40), wobei vor dem Fixieren des zweiten Fügeelements (20) auf dem ersten Fügeelement (10) in einer Fügefläche (21) des zweiten Fügeelements eine Vertiefung (23) um die zumindest eine Schraubposition (P), an der die jeweilige Fließformschraube (40) das zweite Fügeelement (20) durchdringt, ausgebildet wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus einem ersten und einem zweiten Fügeelement mittels eines Klebstoffs und zumindest einer Fließformschraube.
Im Stand der Technik sind bereits Verfahren zur Herstellung eines Verbund- bauteils aus zwei Fügeelementen mittels eines Klebstoffs und einer Fließ formschraube bekannt. Durch diese Verfahren werden zumeist zwei ebene Bleche oder ein ebenes Blech mit einem anderen Bauteil als Fügeelemente verbunden. Die Verbindung der Bleche bzw. des Blechs mit dem Bauteil soll durch den Klebstoff und die Fließformschraube möglichst belastbar ausgebil- det sein. Beim Verbinden der Bleche bzw. des Blechs mit dem Bauteil durch die Fließformschraube dringt diese zumindest in eines der beteiligten Fü geelemente ein und formt dabei ein Loch und ein Gewinde. Bei der Formung des Lochs und des Gewindes wird Material aufgeschmolzen und verdrängt. Das verdrängte Material wird bei den bekannten Verfahren zumindest zum Teil zwischen die Fügeelemente transportiert. Das Material zwischen den Fügeelementen lässt zwischen diesen einen Spalt entstehen und Verformt zumindest eines der Fügeelemente unkontrolliert. Durch die Spaltbildung wird die zwischen den Fügeelementen angeordnete Klebeschicht aus dem Klebstoffs gestört, sodass die Klebeschicht im Bereich des Spalts eine im Vergleich zu den umliegenden Bereichen geringere Adhäsion zu den Fü geelementen ausbildet. Die gestörten Bereiche der Klebeschicht können dadurch im Vergleich zu den umliegenden Bereichen, in denen es nicht zu einer Spaltbildung gekommen ist, deutlich geringere Kräfte aufnehmen, be vor es durch die geringere Adhäsion zu einem Bruch kommt.
Um die Spaltbildung zu vermeiden ist desweiteren bekannt für die Fließform schrauben eine Vorbohrung vorzusehen, sodass eine geringere Menge an Material verdrängt werden muss und dadurch eine geringere Menge an Ma terial zwischen die Fügeelemente gefördert wird. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass es weiterhin zu einer Spaltbildung kommt, die gegenüber einem Verfah ren ohne Vorbohrung lediglich geringer ausfällt. Desweiteren ist zur Herstel lung der Vorbohrungen ein weiterer Verfahrensschritt notwendig, der zeit- aufwändig und teuer ist, da hierfür sonst nicht benötigte Maschinen vorgese hen werden müssen und die Fügeelemente in dieser Maschine positioniert werden müssen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nach teile zu überwinden und ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils bereitzustellen, bei dem die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Fügeelement ausbildende Klebeschicht eine im Wesentlichen gleichmäßig hohe Adhäsion aufweist und die Fügeelemente nicht unkontrolliert umge formt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils vorgeschlagen. Das Verbundbauteil besteht aus einem ersten Fügeelement und einem zweiten Fügeelement. Das Verfahren umfasst zumindest die fol genden Schritte: a. Aufbringen eines Klebstoffs auf eine Fügefläche des ersten Fügeele
ments; b. Anordnen einer Fügefläche des zweiten Fügeelements auf der Fügeflä- che des ersten Fügeelements, wobei dadurch der Klebstoff flächig zwi schen den Fügeelementen verteilt wird und zu einer noch nicht ausgehär teten Klebeschicht zwischen den Fügeelementen umgeformt wird; c. Fixieren des zweiten Fügeelements auf dem ersten Fügeelement durch Einschrauben jeweils einer Fließformschraube an zumindest einer
Schraubposition an dem zweiten Fügeelement, wobei die jeweils eine Fließformschraube durch das zweite Fügeelement in das erste Fügeele ment bei gleichzeitigem Fließlochformen eines Lochs und eines Gewin des für die jeweilige Fließformschraube in das erste Fügeelement einge- schraubt wird.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Fixieren des zwei ten Fügeelements auf dem ersten Fügeelement in der Fügefläche des zwei ten Fügeelements eine Vertiefung ausgebildet wird. Die Vertiefung ist um die zumindest eine Schraubposition, an der die jeweilige Fließformschraube das zweite Fügeelement durchdringt, ausgebildet, sodass das Material, das von der Fließformschraube verdrängt wird, zumindest teilweise von der Vertie fung aufgenommen wird. Durch die Vertiefung bildet sich zwischen dem ers ten und dem zweiten Fügeelement ein Hohlraum aus. Dieser wird beim An ordnen des zweiten Fügeelements auf dem ersten Fügeelement und dem Fixieren des zweiten Fügeelements an dem ersten Fügeelement mit Kleb stoff gefüllt. Das beim Einschrauben der Fließformschraube in das erste Fü geelement durch die Fließformschraube verdrängte Material wird zumindest zum Teil in Richtung des zweiten Fügeelements bewegt. Das gesamte Mate rial, das aus dem ersten Fügeelement heraus in Richtung des zweiten Fü- geelements bewegt wird und bei einem herkömmlichen Verfahren zur Spalt bildung führen würde, wird von dem Hohlraum zwischen dem ersten und zweiten Fügeelement aufgenommen, sodass es nicht zu einer Spaltbildung kommt. Weist das zweite Fügeelement keine Durchgangsbohrung auf, so dass die Fließformschraube auch in dem zweiten Fügeelement ein Loch und ein Gewinde ausbildet, wird zumindest ein Teil des dabei verdrängten Mate rials ebenfalls in den Hohlraum transportiert, wobei dieser ausgebildet ist auch dieses Material aufzunehmen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das zweite Fügeelement ein Blech und insbesondere ein Aluminiumblech.
Ferner ist das erste Fügeelement vorteilhafterweise aus Aluminium gebildet. Das erste Fügeelement ist zudem vorzugsweise als ein Hohlträger, ein Blech oder als ein Bauteil aus einem Vollmaterial ausgebildet, das bei dem Ein schrauben der Fließformschrauben nicht vollständig von den Fließform- schrauben durchdrungen wird.
Die Vertiefung in dem Blech ist bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante durch ein spanloses Umformverfahren, insbesondere ein Präge- oder ein Tiefziehverfahren, hergestellt. Das Blech bildet dadurch die Vertiefung durch eine topfartige Ausformung aus, deren Innenraum bzw. Hohlraum zu dem ersten Fügeelement hinweist. Das Blech wird zumeist ohnehin durch ein spanloses Umformverfahren in seine Form gebracht. Das Ausbilden der Ver tiefung mittels eines spanlosen Umformverfahrens kann unmittelbar in den bestehenden Herstellungsprozess des ersten Fügeelements integriert wer den, sodass hierfür keine zusätzlichen Prozessschritte oder Prozesszeiten nötig sind.
Die topfartige Ausformung auf einer von dem ersten Fügeelement abge wandten Fläche des zweiten Fügeelements bildet bei einer Weiterbildung des Verfahrens eine Auflagefläche für einen Schraubenkopf der jeweiligen Fließformschraube aus. Die Auflagefläche weist einen Auflagenflächen- durchmesser auf, der zumindest so groß ist wie ein Durchmesser des jewei ligen Schraubenkopfes. Dadurch, dass die Schraube bzw. der Schrauben kopf mit einer dafür vorgesehenen Fläche auf der Auflagefläche aufliegt, können Kräfte durch die Schraube auf einer maximalen Fläche in das zweite Fügeelement eingeleitet und daraus in die Schraube abgeleitet werden.
Das zweite Fügeelement weist an der zumindest einen Schraubposition bei einer vorteilhaften Ausbildungsvariante jeweils ein Durchgangsloch auf. Al ternativ wird ein solches in das zweite Fügeelement eingebracht. Die Fließ- formschraube wird beim Fixieren des zweiten Fügeelements auf dem ersten Fügeelement in das erste Fügeelement durch das Durchgangsloch einge schraubt, sodass kein Loch durch die Fließformschraube ausgebildet werden muss und daher nur Material in dem Hohlraum aufgenommen werden muss, das durch das Fließlochformen in dem ersten Fügeelement in den Hohlraum transportiert wird. Dadurch, dass der Hohlraum bzw. die Vertiefung eine ge ringere Menge an Material aufnehmen muss, kann die Vertiefung kleiner ausgebildet werden, wodurch das optische Erscheinungsbild des zweiten Fügeelements weniger stark beeinflusst wird und geringere Umformgrade bei der Herstellung der Vertiefung erforderlich sind. Um das Material aus dem Fließformverfahren gleichmäßig in der Vertiefung verteilen zu können, ist es vorteilhaft, dass die Vertiefung bei einer Weiterbil dung rund ausgebildet und zentriert um die jeweilige Schraubposition ange ordnet ist.
Die Vertiefung weist, gemessen an der Fügefläche des zweiten Fügeele- ments, vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 10 und 30 mm auf.
Ferner weist die Vertiefung, gemessen von der Fügefläche des zweiten Fü geelements bis zu einem tiefsten Punkt der Vertiefung, eine Tiefe zwischen 0,5 und 2 mm auf.
Wird das zweite mit dem ersten Fügeelement durch mehr als eine Fließform schraube verbunden, wird jeweils eine Fließformschraube an einer
Schraubposition durch das zweite Fügeelement in das erste Fügeelement eingeschraubt. Zwei Schraubpositionen weisen dann vorteilhafterweise einen Abstand zwischen 40 und 100 mm voneinander auf.
Eine alternative Ausführungsvariante sieht vor, dass die Vertiefungen zweier direkt benachbarter Schraubpositionen miteinander verbunden sind. Die Ver tiefungen bilden miteinander einen kanalförmigen Hohlraum in dem zweiten Fügeelement zu dem ersten Fügeelement hin aus.
Erfindungsgemäß wird ferner die Verwendung eines geprägten Blechs bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen. Das Blech weist zentriert um die zumindest eine Schraubposition jeweils eine topfartige Aus formung auf, die an der Ausformung einen Hohlraum zwischen dem Blech und dem ersten Fügeelement bestimmt. Der durch die Vertiefung in dem zweiten Fügeelement bzw. in der Fügefläche des zweiten Fügeelements ent stehende Hohlraum zwischen dem ersten Fügeelement und dem zweiten Fügeelement ist ausgebildet ein Material aufzunehmen, das von der Fließ formschraube beim Fließlochformen während des Fixierens des zweiten Fü- geelements auf dem ersten Fügeelement in den Hohlraum hinein gefördert wird.
Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü- chen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Be schreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines
Verbundbauteils; Fig. 2 einen zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Ver bundbauteils; Fig. 3 einen dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Ver bundbauteils;
Fig. 4 einen dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines alter nativen Verbundbauteils; Fig. 5 einen zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines al ternativen Verbundbauteils;
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein zweites Fügeelement zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils.
Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
Figur 1 zeigt einen ersten Schritt des Herstellungsverfahrens. Gezeigt ist das erste Fügeelement 10 auf das der Klebstoff 30 aufgebracht ist. Der Klebstoff 30 ist auf der Fügefläche 1 1 des ersten Fügeelements angeordnet. Das als Blech ausgebildete zweite Fügeelement 20 weist eine in einem Presswerk durch ein Tiefziehverfahren hergestellte, topfförmige Ausformung 24 auf. Die topfförmige Ausformung steht aus der Ebene des zweiten Fügeelements 20 von dem ersten Fügeelement 10 wegweisend hervor und bestimmt eine Ver tiefung 23 auf der Fügefläche 21 des zweiten Fügeelements 20, welche dem ersten Fügeelement 10 zugewandt ist. Die Fließformschraube 40 ist in der Schraubposition P zentriert über der topfartigen Ausformung 24 angeordnet.
Die Vertiefung 23 weist einen Durchmesser X auf, der an der Fügefläche 21 des zweiten Fügeelements 20 gemessen wird. Zudem hat die Vertiefung 23 eine Tiefe Z, die von der Fügefläche 21 des zweiten Fügeelements 20 zu einem tiefsten Punkt der Vertiefung gemessen wird.
Durch das Zusammenführen bzw. das Anordnen des zweiten Fügeelements 20 auf dem ersten Fügeelement 10 kommt das zweite Fügeelement 20 mit dem Klebstoff 30 in Kontakt, wobei dieser noch nicht ausgehärtet und zäh ist. Die Fließformschraube 40 wird dann in der Schraubposition P durch das zweite Fügeelement 20 in das erste Fügeelement 10 eingeschraubt. Die Fließformschraube 40 erhitzt durch ihre Umdrehung an ihrer Spitze zunächst das zweite Fügeelement, wodurch das erhitzte Material des zweiten Fü geelements zäh wird und durch den Vorschub der Fließformschraube 40 verdrängt wird. Das erhitzte Material wird zum Teil auf die von dem ersten Fügeelement 10 abgewandte Fläche des zweiten Fügeelements 20 gedrückt und zum Teil in den durch die Vertiefung 23 bestimmten Hohlraum, in dem es einen wulstförmigen Auswurf 22 aus Material des zweiten Fügeelements 20 bildet. Durch den Vorschub wird die Fließformschraube 40 weiter zu dem ersten Fügeelement 10 gedrückt, formt in dem zweiten Fügeelement 20 ein Gewinde aus und erhitzt das erste Fügeelement 10, bis das erhitzte Material des ersten Fügeelements 10 sich verflüssigt bzw. zäh wird und in den durch die Vertiefung 23 bestimmten Hohlraum hinein transportiert wird, indem es als wulstförmiger Auswurf 12 aus Material des ersten Fügeelements 10 er starrt.
In Figur 3 ist das mit dem ersten Fügeelement 10 gefügte zweite Fügeele ment 20 gezeigt, wobei die Fließformschraube 40 jeweils ein Loch in dem ersten und zweiten Fügeelement 10, 20 geformt und ein Gewinde einge schnitten hat. Das dabei aus dem jeweiligen Fügeelement verdrängte Mate rial wurde jeweils in den durch die Vertiefung 23 bestimmten Hohlraum ge fördert und ist dort als wulstförmiger Auswurf 12, 22 erstarrt. Dadurch, dass die Vertiefung 23 einen ausreichend großen Hohlraum geschaffen hat um das gesamte verdrängte Material aufzunehmen, hat sich zwischen dem ers ten und zweiten Fügeelement 10, 20 kein unkontrollierter Spalt gebildet. Der Klebstoff 30 wurde durch das Anpressen des zweiten Fügeelements 20 auf das erste Fügeelement 10 flächig zwischen den beiden Fügeelementen ver teilt und in die Vertiefung 23 gefördert, sodass der Klebstoff nach einer Aus- härtezeit eine belastbare Klebeverbindung zwischen den Fügeelementen herstellt. Der Schraubenkopf 41 der Fließformschraube 40 liegt eben auf der Auflagefläche 25 der topfförmigen Ausformung 24 auf, sodass die Kräfte von der Schraube gleichmäßig und großflächig auf die Fügeelemente abgeleitet werden können. Figur 4 zeigt einen dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines alter nativen Verbundbauteils. Bei dem dargestellten Verbundbauteil ist das erste Fügeelement 10‘ ebenfalls ein Blech. Die Fließformschraube 40 durchdringt das Blech und fördert einen Teil des erhitzten und verdrängten Materials auf die von dem zweiten Fügeelemente 20 abgewandte Fläche, an der es als weiterer wulstförmiger Auswurf erstarrt. Ein Teil des Materials wird jedoch weiterhin den von der Vertiefung 23 bestimmten Hohlraum gefördert.
Bei dem in Figur 5 dargestellten Verbundbauteil weist das zweite Fügeele ment 20‘ bereits vor dem Fixieren ein Durchgangsloch 26 auf. Durch das be reits vor dem Fixieren des zweiten Fügeelements 20‘ auf dem ersten Fü- geelement 10“ ausgebildete Durchgangsloch 26, wird beim Fixieren weniger Material in den durch die Vertiefung 23 bestimmten Hohlraum hinein geför dert, sodass der Hohlraum ein geringeres Volumen aufnehmen muss und dadurch kleiner ausgebildet werden kann. Das dargestellte erste Fügeele ment 10“ ist zudem ein Hohlprofil, sodass das verdrängte Material des ersten Fügeelements 10“ zumindest zum Teil in den Innenraum des Hohlprofils ge fördert wird und dort erstarrt.
In Figur 6 ist eine Draufsicht auf ein zweites Fügeelement 20 dargestellt. Sichtbar sind drei topfförmige Ausformungen 24, die jeweils eine ebene Auf lagefläche 25 für eine Fließformschraube 40 ausbilden. Die topfförmigen Ausformungen 24 sind jeweils zentriert um eine Schraubposition P angeord net, welche jeweils durch den Abstand Y von der jeweils direkt benachbarten Schraubposition beabstandet sind. Durch die Beabstandung der Schraubpo sition und damit der topfförmigen Ausformungen 24 wird ein ausreichend großer Bereich zwischen den topfförmigen Ausformungen 24 geschaffen, in dem die Klebewirkung des Klebstoffs 30 wirken kann.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispiels weise könnte statt einer Fließformschraube ein anderes Verbindungselement verwendet werden, welches mithilfe eines Reibschweißverfahrens mit dem ersten Fügeelement verbunden wird und an dem zweiten Fügeelement, das zweite Fügeelement gegen das erste Fügeelement pressend, an- und auf liegt oder mit dem zweiten Fügeelement durch das Reibschweißverfahren verbunden ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus einem ersten Fügeelement (10) und einem zweiten Fügeelement (20), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a. Aufbringen eines Klebstoffs (30) auf eine Fügefläche (1 1 ) des ersten Fügeelements (10); b. Anordnen einer Fügefläche (21 ) des zweiten Fügeelements (20) auf der Fügefläche (1 1 ) des ersten Fügeelements (10); c. Fixieren des zweiten Fügeelements (20) auf dem ersten Fü geelement (10) durch Einschrauben jeweils einer Fließform schraube (40) an zumindest einer Schraubposition (P) an dem zweiten Fügeelement (20), wobei die jeweils eine Fließform schraube (40) durch das zweite Fügeelement (20) in das erste Fügeelement (10) bei gleichzeitigem Fließlochformen eines Lochs und eines Gewindes für die jeweilige Fließformschraube (40) in das erste Fügeelement (10) eingeschraubt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass vor dem Fixieren des zweiten Fügeelements (20) auf dem ersten Fügeelement (10) in der Fügefläche (21 ) des zweiten Fügeelements eine Vertiefung (23) um die zumindest eine Schraubposition (P), an der die jeweilige Fließ formschraube (40) das zweite Fügeelement (20) durchdringt, ausge bildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei
das zweite Fügeelement (20) ein Blech, insbesondere ein Aluminium blech, ist.
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vertiefung (23) in dem Blech durch ein spanloses Umformverfah ren, insbesondere ein Präge- oder ein Tiefziehverfahren, hergestellt ist, sodass das Blech die Vertiefung durch eine topfartige Ausformung (24) ausbildet, deren Hohlraum zu dem ersten Fügeelement (10) hin- weist.
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei
die topfartige Ausformung (24) auf einer von dem ersten Fügeelement (10) abgewandten Fläche des zweiten Fügeelements (20) eine Aufla gefläche (25) für einen Schraubenkopf (41 ) der jeweiligen Fließform- schraube (40) ausbildet, die einen Auflagenflächendurchmesser auf weist, der zumindest so groß ist wie ein Durchmesser des jeweiligen Schraubenkopfes (41 ).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das zweite Fügeelement (20) an der zumindest einen Schraubposition (P) jeweils ein Durchgangsloch (26) aufweist oder ein solches einge bracht wird, durch das die Fließformschraube (40) beim Fixieren des zweiten Fügeelements (20) auf dem ersten Fügeelement (10) in das erste Fügeelement (10) eingeschraubt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Vertiefung (23) rund ausgebildet ist und zentriert um die jeweilige Schraubposition (P) angeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Vertiefung (23), gemessen an der Fügefläche (21 ) des zweiten Fügeelements (20), einen Durchmesser zwischen 10 und 30 mm auf- weist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Vertiefung (23), gemessen von der Fügefläche (21 ) des zweiten Fügeelements (20) bis zu einem tiefsten Punkt der Vertiefung (23), ei ne Tiefe zwischen 0,5 und 2 mm aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
zwei Schraubpositionen (P) einen Abstand (Y) zwischen 40 und 100 mm voneinander aufweisen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei
die Vertiefungen (23) zweier direkt benachbarter Schraubpositionen (P) miteinander verbunden sind und einen kanalförmigen Hohlraum in dem zweiten Fügeelement (20) zu dem ersten Fügeelement (10) hin ausbilden.
1 1.Verwendung eines geprägten Blechs bei einem Verfahren nach zu mindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass
das Blech zentriert um die zumindest eine Schraubposition (P) jeweils eine topfartige Ausformung (24) aufweist, die an der Ausformung (24) einen Hohlraum zwischen dem Blech und dem ersten Fügeelement (10) bestimmt.
PCT/EP2018/075931 2017-11-16 2018-09-25 Verfahren zur herstellung eines verbundbauteils Ceased WO2019096475A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880062181.7A CN111133207B (zh) 2017-11-16 2018-09-25 用于制造复合构件的方法
US16/872,810 US11473603B2 (en) 2017-11-16 2020-05-12 Method for producing a composite component

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017220431.1A DE102017220431A1 (de) 2017-11-16 2017-11-16 Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils
DE102017220431.1 2017-11-16

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/872,810 Continuation US11473603B2 (en) 2017-11-16 2020-05-12 Method for producing a composite component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019096475A1 true WO2019096475A1 (de) 2019-05-23

Family

ID=63787902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/075931 Ceased WO2019096475A1 (de) 2017-11-16 2018-09-25 Verfahren zur herstellung eines verbundbauteils

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11473603B2 (de)
CN (1) CN111133207B (de)
DE (1) DE102017220431A1 (de)
WO (1) WO2019096475A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020200965A1 (de) 2020-01-28 2021-07-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils
US11084085B1 (en) * 2020-10-23 2021-08-10 Ford Global Technologies, Llc Vehicle component joining method
DE102021115209B4 (de) * 2021-06-11 2024-08-01 Atlas Copco Ias Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder Regelung eines Fließloch- und Gewindeformprozesses
KR20250034024A (ko) * 2022-05-06 2025-03-10 아틀라스 콥코 아이에이에스 유케이 리미티드 체결 장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012222640A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schraubverbund
DE102014003181A1 (de) * 2014-03-01 2015-09-03 Daimler Ag Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen sowie Verbindungsanordnung
DE102015008719A1 (de) * 2015-07-06 2017-01-12 Audi Ag Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds
DE102016121295A1 (de) * 2015-11-11 2017-05-11 Ford Global Technologies, Llc Fügestelle mit hoher Energieaufnahme
US20170313026A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Ford Global Technologies, Llc Method of assembling a stack-up with adhesive squeeze-out capture
EP3388695A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verbindungsverfahren und verbindungsstruktur

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2654284A (en) * 1951-05-23 1953-10-06 Illinois Tool Works Screw with self-drilling end
DE20206453U1 (de) * 2002-04-24 2002-08-14 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag, 70435 Stuttgart Klebeverbindung
US8857040B2 (en) * 2012-02-01 2014-10-14 Ford Global Technologies, Llc Method of flow drill screwing parts
DE102012109047B3 (de) * 2012-09-25 2014-02-27 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zur Herstellung einer Konstruktion durch Verbinden eines Leichtblechs mit einem weiteren Bauteil und Verwendung der Konstruktion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012222640A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schraubverbund
DE102014003181A1 (de) * 2014-03-01 2015-09-03 Daimler Ag Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen sowie Verbindungsanordnung
DE102015008719A1 (de) * 2015-07-06 2017-01-12 Audi Ag Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds
DE102016121295A1 (de) * 2015-11-11 2017-05-11 Ford Global Technologies, Llc Fügestelle mit hoher Energieaufnahme
US20170313026A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Ford Global Technologies, Llc Method of assembling a stack-up with adhesive squeeze-out capture
EP3388695A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verbindungsverfahren und verbindungsstruktur

Also Published As

Publication number Publication date
US20200271146A1 (en) 2020-08-27
CN111133207B (zh) 2021-12-21
US11473603B2 (en) 2022-10-18
DE102017220431A1 (de) 2019-05-16
CN111133207A (zh) 2020-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0720695B1 (de) Selbststanzende befestigungsvorrichtung
DE69503284T2 (de) Verfahren zum Befestigen eines thermoplastischen Einsatzes
DE2952591A1 (de) Verfahren zum fertigen von brandsohlen fuer schuhwerk
DE2647715A1 (de) Eckverbindung fuer einen aus kunststoffhohlprofilen gebildeten umfassungsrahmen und verfahren zu ihrer herstellung
DE102012109047B3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Konstruktion durch Verbinden eines Leichtblechs mit einem weiteren Bauteil und Verwendung der Konstruktion
WO2019096475A1 (de) Verfahren zur herstellung eines verbundbauteils
DE2720924C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Lappenverbindung von Plattenstücken
DE3016140A1 (de) Verfahren zum herstellen von aus stahlband geformten loch- und schneidbzw. stanzwerkzeugen
EP0133662A2 (de) Verbundplatte und Verfahren zu deren Herstellung
EP3661737B1 (de) Verfahren zur einfügung eines verbindungselements in eine sandwichstruktur
EP3564541A1 (de) Adapter für platten, adaptersystem, verfahren zum befestigen von adaptern und verwendung eines adapters
DE1925461A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Metallplattengliedern fuer Gelenkplattenfoerderer
EP3000543A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Blechteils mit großer Wandstärke und solches Blechteil
DE3602729C1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte
DE102008016273A1 (de) Verfahren zum Verbinden eines Funktionselementes mit einem Metallblech sowie Verbindung zwischen einem Metallblech und einem Funktionselement
DE3131820A1 (de) Verfahren zur herstellung einer verbundplatte
DE2537766C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Formstücken aus Holzfaserhartplatten
EP0006139B1 (de) Zur Aufnahme einer Abdeckkappe geeignete Kreuzschlitz-Schraube und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE202008015601U1 (de) System zum Aufbauen einer Vorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken
DE69915032T2 (de) Verfahren zur herstellung eines sandwichelements und kernmaterial hierfür
DE102008006461A1 (de) Verfahren zur Verbindung wenigstens eines ersten Kunststoff-Elements mit wenigstens einem zweiten Kunststoff-Element
EP1398144B1 (de) Laminiertes Blendenelement
DE102015115721B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Lochen eines Verbundblechs
DE102006008852B4 (de) Mehr-Blechverbindung sowie Verfahren zum Herstellen einer Mehr-Blechverbindung
DE102006060940B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Leichtbauplatte

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18782664

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18782664

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1