DE102004054931A1 - Verfahren zum lokal begrenzten Fügen von dünnen plattenförmigen Werkstücken - Google Patents

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Inventor
Bernd Cramer
Bernd Heller
Matthias Stender
Ronald Wenke
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HELLER, BERND, 99310 ARNSTADT, DE
STENDER, MATTHIAS, 99867 GOTHA, DE
WENKE, RONALD, 99887 GEORGENTHAL, DE
Original Assignee
Bernd Cramer
Bernd Heller
Matthias Stender
Ronald Wenke
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    • 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
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K25/00—Uniting components to form integral members, e.g. turbine wheels and shafts, caulks with inserts, with or without shaping of the components
    • B21K25/005—Uniting components to form integral members, e.g. turbine wheels and shafts, caulks with inserts, with or without shaping of the components by friction heat forging

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Abstract

Verfahren zum lokal begrenzten Fügen von dünnen plattenförmigen Werkstücken, vorzugsweise Blechen, ohne sortenfremde Zusatzwerkstoffe durch gemeinsames Fließformen. Dabei wird durch die verfahrensbedingte Warmumformungstemperatur eine stoffschlüssige Verbindung in der Fügezone erreicht.

Description

  • Es sind Verfahren bekannt, die dünne, im Fügebereich plattenförmige Werkstücke, vorzugsweise Bleche, durch Umformprozesse ohne sortenfremde Zusatzwerkstoffe lokal miteinander verbinden. Diese basieren auf einem Form- und/oder Kraftschluß in der Fügestelle, da die Verbindung durch Kaltumformung erfolgt.
  • Typisches Beispiel ist das Durchsetz-Fügeverfahren, wobei durch gemeinsames Tiefziehen und spezielle Gestaltung der Werkzeugaktivelemente außer dem axialen auch ein radialer Werkstofffluß des stempelseitigen Bleches hervorgerufen wird und dadurch eine Verbindung entsteht ( EP 000000215449 A1 ).
  • In der Regel wird der Stempel mit der erforderlichen Umformkraft beaufschlagt. Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen der Stempel eine Taumelbewegung ausführt.
  • Die bekannten Verfahren sind dadurch charakterisiert, dass die Verbindung ein relativ großes vorrichtungs- und wergzeugseitiges Equipment erfordert und die Punktfestigkeit begrenzt ist. Außerdem müssen die zu fügenden Bleche gut umformbar sein.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorrichtungs- und werkzeugseitigen Aufwand zu verringern sowie die Punktfestigkeit zu erhöhen und Werkstoffe zu verbinden, die sich nur bedingt kalt umformen lassen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass die zu verbindenden Teile durch lokales Warmumformen ohne sortenfremde Zusatzwerkstoffe gefügt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
  • Diese besteht darin, dass die Warmumformung vorzugsweise durch Fließlochformen beider Fügekomponenten erfolgt. Dabei wird in der Kontaktzone im Umformbereich eine durch Warmumformung resultierende stoffschlüssige Verbindung erreicht.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 angegeben. Zur weiteren Erhöhung der Punktfestigkeit wird der verfahrensbedingt entstehende Durchzug weiter umgeformt.
  • Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden. 1 zeigt die Prozeßstufen des Fügevorgangs.
    •
  • Ein mit der erforderlichen Axialkraft, rotierendes Fließformwekzeug (1) wird mittels entsprechender Vorrichtungstechnik an die zu verbindenden Bleche (2; 3) herangeführt.
  • Bei der Vorschubbewegung des Fließformwerkzeugs mit den zu verbindenden Blechen entsteht in beiden Blechen durch Reibungswärme die Umformtemperatur, die bei weiterer axialen und rotatorischen Bewegung des Fließformwerkzeugs zu einer Ausbildung eines gemeinsamen Durchzugs führt. Ein Gegenhalter (4) realisiert den geschlossenen Kraftfluß. In der Berührungszone (5) beider Bleche im Durchzugsbereich ensteht dabei eine Kontaktspannung, die zu einer stoffschlüssigen Verbindung beider Komponenten führt. 2 zeigt die weitere Verformung des Durchzugs (2) mithilfe geeignet gestalteter Werkzeugelemente (1; 3).

Claims (3)

  1. Verfahren zum lokal begrenzten Fügen von dünnen plattenförmigen Werkstücken, vorzugsweise Blechen, ohne sortenfremde Zusatzwerkstoffe dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Verbindung durch gemeinsame plastische Warmverformung im Fügebereich erfolgt.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung vorzugsweise durch Fließlochformen erfolgt (1).
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügestelle in einem zweiten Verfahrensschritt weiter umgeformt werden kann (2).
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