DE102010020569A1 - Thermally joining first component with second component by electrical heating, comprises provisioning joining auxiliary agent at joining position of component, and melting joining auxiliary agent and second component by electrical heating - Google Patents

Thermally joining first component with second component by electrical heating, comprises provisioning joining auxiliary agent at joining position of component, and melting joining auxiliary agent and second component by electrical heating Download PDF

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Abstract

The method for thermally joining a first component (3) with a second component (5) by an electrical heating, comprises provisioning a joining auxiliary agent (9) at a joining position of the component, melting the joining auxiliary agent and the second component using the electrical heating for producing a material connection between the joining auxiliary agent and the second component, producing a positive and/or non-positive connection between the joining auxiliary agent and the first component, and connecting the first component with the joining auxiliary agent. The method for thermally joining a first component (3) with a second component (5) by an electrical heating, comprises provisioning a joining auxiliary agent (9) at a joining position of the component, melting the joining auxiliary agent and the second component using the electrical heating for producing a material connection between the joining auxiliary agent and the second component, producing a positive and/or non-positive connection between the joining auxiliary agent and the first component, and connecting the first component with the joining auxiliary agent by forming the first component and/or the joining auxiliary agent. Before melting, the first component is connected with the joining auxiliary agent by inserting the joining auxiliary agent into a tool for forming the first component and forming the first component using the tool, and by forming the joining auxiliary agent using rolling, die-molding, impressing, deepening, adhering and engraving. The first component is connected with the joining auxiliary agent at an edge of the first component, and by introducing the joining auxiliary agent into the first component. The method includes pressing the joining auxiliary agent in an electrically conductive system contact against the second component, and penetrating the auxiliary agent by the first component through the manufacturing of the conductive system contact under a plastic deformation of the first component. The joining auxiliary agent is pressed with a pressing force of 3-4 kN using an electrode. The method includes introducing a process stream of 20-30 kA into the joining auxiliary agent and the second component, introducing the process stream and/or pressing the joining auxiliary agent for a welding time of 450-550 ms, and positively and/or frictionally connecting the first component with the joining auxiliary agent before melting. The joining auxiliary agent has a foot angle of 30-60[deg] and a diameter of 10-20 mm and has a collar. The joining auxiliary agent is introduced into an opening of the first component before melting. The first component has a poor electrical conductor, an insulator or a fundamental less suitable substance for thermally joining with the second component. An independent claim is included for a component composite.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Fügen eines ersten Bauelements mit einem zweiten Bauelement durch eine elektrische Erwärmung.The invention relates to a method for thermal joining of a first component to a second component by electrical heating.

Thermische Fügeverfahren sind bekannt. Dabei können die Bauelemente mittels der elektrischen Energie so erwärmt werden, dass diese lokal aufschmelzen, sich die Schmelze beider Bauelemente vermischt und dabei eine stoffschlüssige Verbindung entsteht. Die elektrische Energie kann beim sogenannten Widerstandsschweißen aufgrund eines Ohmschen Widerstandes der Fügestelle, die dazu mit einem Schweißstrom beaufschlagt wird, in die Bauelemente eingebracht werden. Dazu kann die Fügestelle mittels geeigneter Schweißelektroden mit einer entsprechenden elektrischen Energiequelle kontaktiert werden. Außerdem ist es bekannt, die zum Erwärmen der Fügestelle erforderlichen Ströme berührungslos mittels Induktion zu erzeugen. Zum Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung ist es notwendig, dass die Materialien der zu fügenden Bauelemente aufeinander abgestimmt sind und eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen.Thermal joining methods are known. In this case, the components can be heated by means of the electrical energy so that they melt locally, mixes the melt of both components and thereby creates a cohesive connection. The electrical energy can be introduced in the so-called resistance welding due to an ohmic resistance of the joint, which is acted upon by a welding current, in the components. For this purpose, the joint can be contacted by means of suitable welding electrodes with a corresponding electrical energy source. Moreover, it is known to generate the required for heating the joint currents contact by induction. To produce the cohesive connection, it is necessary that the materials of the components to be joined are matched to one another and have an electrical conductivity.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes thermisches Fügen zu ermöglichen, insbesondere für Bauelemente mit unterschiedlichen und/oder schlecht leitenden Materialien.The object of the invention is to enable improved thermal joining, in particular for components with different and / or poorly conductive materials.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum thermischen Fügen eines ersten Bauelements mit einem zweiten Bauelement durch eine elektrische Erwärmung mit Vorsehen eines Fügehilfsmittels an einer Fügestelle der Bauelemente, Aufschmelzen des Fügehilfsmittels und des zweiten Bauelements mittels der elektrischen Erwärmung zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Fügehilfsmittel und dem zweiten Bauelement, Herstellen einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Fügehilfsmittel und dem ersten Bauelement und Verbinden des ersten Bauelements mit dem Fügehilfsmittel vor dem Aufschmelzen durch Formen des ersten Bauelements und/oder des Fügehilfsmittels gelöst. Vorteilhaft kann das Fügehilfsmittel in einer Beschaffenheit, insbesondere einer Formgebung und/oder einem Material so auf das zweite Bauelement abgestimmt sein, dass sich dieses besonders effizient und stabil mit dem zweiten Bauelement thermisch fügen lässt. Vorteilhaft wird eine Verbindung zwischen dem Fügehilfsmittel und dem ersten Bauelement form- und/oder kraftschlüssig hergestellt, so dass eine Werkstoffbeschaffenheit des ersten Bauelements nicht für das thermische Fügen geeignet sein muss, insbesondere nicht auf eine Zusammensetzung und/oder Stoffqualität des zweiten Bauelements abgestimmt sein muss. Vorteilhaft kann dennoch das erste Bauelement mit dem zweiten Bauelement indirekt über das Fügehilfsmittel gefügt werden, wobei das Fügehilfsmittel dem zweiten Bauelement stoffschlüssig und dem ersten Bauelement form- und/oder kraftschlüssig zugeordnet ist. Vorteilhaft kann die Verbindung des Fügehilfsmittels mit dem ersten Bauelement bereits vor dem eigentlichen Fügen durch das Formen des ersten Bauelements und/oder des Fügehilfsmittels erfolgen.The object is in a method for thermal joining of a first component to a second component by electrical heating with provision of a joining aid at a joint of the components, melting the joining agent and the second component by means of electrical heating for producing a material connection between the joining aid and the second component, producing a positive and / or cohesive connection between the joining aid and the first component and connecting the first component with the joining aid before melting achieved by molding the first component and / or the joining tool. Advantageously, the joining aid may be matched to the second component in a condition, in particular a shaping and / or a material, such that it can be thermally attached to the second component in a particularly efficient and stable manner. Advantageously, a connection between the joining aid and the first component is produced in positive and / or non-positive manner, so that a material nature of the first component does not have to be suitable for thermal joining, in particular does not have to be matched to a composition and / or material quality of the second component , Advantageously, the first component can nevertheless be joined to the second component indirectly via the joining aid, wherein the joining aid is assigned to the second component in a material-locking manner and in a positive-locking and / or force-locking manner to the first component. Advantageously, the connection of the joining aid to the first component can be carried out before the actual joining by the molding of the first component and / or of the joining aid.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Verbinden des ersten Bauelements mit dem Fügehilfsmittel vor dem Aufschmelzen durch Einlegen des Fügehilfsmittels in ein Werkzeug zum Formen des ersten Bauelements und Formen des ersten Bauelements mittels des Werkzeugs vorgesehen. Vorteilhaft kann das Fügehilfsmittel als Einlegeteil in das Werkzeug eingelegt werden und beispielsweise mittels Spritzgießen umspritzt werden, wobei sich eine stoff-, form-, reib-, und/oder kraftschlüssige Verbindung ergibt.In one embodiment of the method, connecting the first component to the joining aid before melting is provided by inserting the joining aid into a tool for molding the first component and forming the first component by means of the tool. Advantageously, the joining aid can be inserted as an insert into the tool and, for example, by means of injection molding, whereby a material, form, friction, and / or non-positive connection results.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Verbinden des ersten Bauelements mit dem Fügehilfsmittel vor dem Aufschmelzen durch Formen des Fügehilfsmittels mittels Anwalzen und/oder Einprägen und/oder Gesenkformen und/oder Eindrücken und/oder Tiefen und/oder Kleben und/oder Abdichten vorgesehen. Unter Anwalzen kann ein Umformen mittels rotierenden Walzen verstanden werden. Unter Einprägen kann ein Umformen mittels Druckumformen verstanden werden. Unter Gesenkformen kann ein Umformen mittels einer Art plastischen Deformation durch Schmieden verstanden werden, wobei das Schmiedestück ganz oder teilweise von Gesenken umschlossen wird. Unter Eindrücken kann ein Umformen mittels Eindrücken einer Oberfläche, beispielsweise mittels eines Stempels, verstanden werden. Unter Tiefen kann ein Zugumformen verstanden werden, bei dem eine Zugbelastung des Formstücks auftritt. Vorteilhaft kann das Formen auf bekannte Art und Weise, insbesondere leicht beherrschbar und kostengünstig erfolgen. Unter Kleben wird ein Verbinden unter Verwendung eines Klebstoffs verstanden. Günstig sind Strukturklebstoffe, womit Klebstoffe bezeichnet werden, die derart eingesetzt in einer Fügeverbindung eingesetzt werden, dass diese dadurch einen wesentlichen Anteil an der Sicherstellung der Stabilität und/oder Funktion des Bauteils erlangt. Die Strukturklebstoffe können beispielsweise auf Epoxid-Harzen basieren oder auf Acrylaten.In a further embodiment of the method, joining of the first component with the joining aid before melting is provided by molding the joining aid by means of rolling and / or embossing and / or swaging and / or impressions and / or depths and / or gluing and / or sealing. Rolling can be understood as forming by means of rotating rolls. Embossing can be understood as forming by means of pressure forming. Under die forms can be understood a forming by means of a kind of plastic deformation by forging, wherein the forging is completely or partially enclosed by dies. Impressions can be understood as forming by means of impressing a surface, for example by means of a stamp. Under depths can be understood as a tensile forming, in which a tensile load of the fitting occurs. Advantageously, the molding in a known manner, in particular easily manageable and inexpensive. Bonding is understood to mean bonding using an adhesive. Convenient are structural adhesives, which adhesives are used, which are used in such a manner used in a joint, that this thereby obtains a significant share in ensuring the stability and / or function of the component. The structural adhesives may be based, for example, on epoxy resins or on acrylates.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Verbinden des ersten Bauelements mit dem Fügehilfsmittel an einer Kante des ersten Bauelements vorgesehen. Vorteilhaft kann das spätere Fügen an der Kante erfolgen.In a further embodiment of the method, a connection of the first component to the joining aid is provided on an edge of the first component. Advantageously, the subsequent joining can be done at the edge.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Verbinden des ersten Bauelements mit dem Fügehilfsmittel durch Einbringen des Fügehilfsmittels in das erste Bauelement vorgesehen. Vorteilhaft kann das Fügehilfsmittel an einer beliebigen Stelle direkt in das erste Bauelement eingebracht werden.In a further embodiment of the method, a connection of the first component with the joining tool provided by introducing the joining tool in the first component. Advantageously, the joining aid can be introduced at any point directly into the first component.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Anpressen des Fügehilfsmittels gegen das zweite Bauelement in einem elektrisch leitfähigen Anlagekontakt vorgesehen. Vorteilhaft kann mittels des Anpressens auf bekannte Art und Weise ein für die elektrische Erwärmung notwendiger elektrischer Kontakt zwischen dem Fügehilfsmittel und dem zweiten Bauelement hergestellt werden. Außerdem kann mittels des Anpressens und der elektrischen Erwärmung die stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schweißlinse, hergestellt werden.In a further embodiment of the method, a pressing of the joining aid against the second component is provided in an electrically conductive contact contact. Advantageously, by means of pressing in a known manner, a necessary for the electrical heating electrical contact between the joining tool and the second component can be produced. In addition, by means of the pressing and the electrical heating, the cohesive connection, in particular a weld nugget, can be produced.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Durchstoßen des Fügehilfsmittels unter einer plastischen Verformung des ersten Bauelements durch das erste Bauelement hindurch zum Herstellen des leitfähigen Anlagekontakts vorgesehen. Vorteilhaft muss das erste Bauelement zum Fügen nicht weiter vorbereitet werden. Zum Herstellen eines entsprechenden elektrischen Kontakts zwischen dem zweiten Bauelement und dem Fügehilfsmittel kann auf einfache Art und Weise das erste Bauelement so weit durchstoßen werden, bis das Fügehilfsmittel mit dem zweiten Bauelement in den elektrisch leitfähigen Anlagekontakt kommt, so dass das thermische Fügen stattfinden kann.In a further embodiment of the method, a piercing of the joining aid under a plastic deformation of the first component through the first component is provided for producing the conductive contact contact. Advantageously, the first component for joining does not need to be prepared further. In order to produce a corresponding electrical contact between the second component and the joining aid, the first component can be penetrated so far in a simple manner until the joining aid with the second component comes into contact with the electrically conductive contact, so that the thermal joining can take place.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Anpressen des Fügehilfsmittels mittels einer Elektrode mit einer Anpresskraft von 1–6 kN, insbesondere 2–5 kN, insbesondere 3–4 kN vorgesehen. Vorteilhaft kann die Anpresskraft auf eine Kombination des Fügehilfsmittels, insbesondere eine Dimensionierung des Fügehilfsmittels in Kombination mit dem zweiten Bauelement eingestellt werden.In a further embodiment of the method, a pressing of the joining aid is provided by means of an electrode having a contact pressure of 1-6 kN, in particular 2-5 kN, in particular 3-4 kN. Advantageously, the contact pressure can be adjusted to a combination of the joining aid, in particular a dimensioning of the joining aid in combination with the second component.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Einleiten eines Prozessstroms in das Fügehilfsmittel und das zweite Bauelement von 3–45 kA, insbesondere 10–40 kA, insbesondere 14–35 kA, insbesondere 20–30 kA vorgesehen. Mittels des Prozessstroms kann die für das thermische Fügen notwendige Erwärmung in das Fügehilfsmittel und das zweite Bauelement eingebracht werden.In a further embodiment of the method, a introduction of a process flow into the joining aid and the second component of 3-45 kA, in particular 10-40 kA, in particular 14-35 kA, in particular 20-30 kA is provided. By means of the process stream, the heating necessary for the thermal joining can be introduced into the joining aid and the second component.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Einleiten des Prozessstroms und/oder ein Anpressen des Fügehilfsmittels für eine Schweißzeit von 10–1000 ms, insbesondere 50–800 ms, insbesondere 100–600 ms, insbesondere 450–550 ms vorgesehen. Vorteilhaft kann die Schweißzeit auf das Fügehilfsmittel und das zweite Bauelement so eingestellt werden, dass sich eine optimale stoffschlüssige Verbindung ergibt.In a further embodiment of the method, introducing the process flow and / or pressing the joining aid is provided for a welding time of 10-1000 ms, in particular 50-800 ms, in particular 100-600 ms, in particular 450-550 ms. Advantageously, the welding time can be adjusted to the joining tool and the second component so that there is an optimal cohesive connection.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein form- und/oder reibschlüssiges Verbinden des ersten Bauelements mit dem Fügehilfsmittel vor dem Aufschmelzen vorgesehen. Vorteilhaft kann die form- und/oder reibschlüssige Verbindung des ersten Bauelements mit dem Fügehilfsmittel bereits vor dem eigentlichen thermischen Fügen, also in einem vorgelagerten Verfahrensschritt, erfolgen. Vorteilhaft kann eine Vielzahl von ersten Bauelementen vorbereitet beziehungsweise mit entsprechenden Fügehilfsmitteln bestückt werden.In a further embodiment of the method, a positive and / or frictional connection of the first component with the joining aid is provided before the melting. Advantageously, the positive and / or frictional connection of the first component with the joining aid can already take place before the actual thermal joining, that is to say in an upstream method step. Advantageously, a multiplicity of first components can be prepared or equipped with corresponding joining aids.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Fügehilfsmittel einen Fußwinkel von 0–89°, insbesondere 10–80°, insbesondere 20–70°, insbesondere 30–60°, aufweist. Vorteilhaft kann der Fußwinkel so eingestellt werden, dass das erste Bauelement optimal durchstoßen werden kann und/oder eine optimale Erwärmung der Fügestelle erfolgen kann.In a further embodiment of the method, it is provided that the joining aid has a foot angle of 0-89 °, in particular 10-80 °, in particular 20-70 °, in particular 30-60 °. Advantageously, the foot angle can be adjusted so that the first component can be pierced optimally and / or optimal heating of the joint can take place.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Fügehilfsmittel einen Bund aufweist. Vorteilhaft kann mittels des Bunds eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fügehilfsmittel und dem ersten Bauelement erfolgen, beispielsweise indem das mit dem Bund ausgestattete Fügehilfsmittel in eine entsprechende Bohrung des ersten Bauelements eingebracht wird.In a further embodiment of the method, it is provided that the joining aid has a collar. Advantageously, by means of the collar, a positive connection between the joining tool and the first component can be made, for example by introducing the joining tool equipped with the collar into a corresponding bore of the first component.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Fügehilfsmittel einen Durchmesser von 1–30 mm, insbesondere 5–25 mm, insbesondere 10–20 mm, aufweist. Vorteilhaft kann der Durchmesser des Fügehilfsmittels an die Bauelemente angepasst werden, insbesondere eine gewünschte, zu realisierende Festigkeit der hergestellten Fügestelle.In a further embodiment of the method, it is provided that the joining aid has a diameter of 1-30 mm, in particular 5-25 mm, in particular 10-20 mm. Advantageously, the diameter of the joining aid can be adapted to the components, in particular a desired, to be realized strength of the joint produced.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Fügehilfsmittel vor dem Aufschmelzen in einen Durchbruch des ersten Bauelements eingebracht ist. Vorteilhaft ist das Fügehilfsmittel vor dem Aufschmelzen bereits in den Durchbruch des ersten Bauelements eingebracht. Bei dem Durchbruch kann es sich beispielsweise um eine Bohrung handeln, in die ein zylindrischer Abschnitt des Fügehilfsmittels eingebracht ist, insbesondere reibschlüssig, insbesondere mittels eines Presssitzes. Alternativ und/oder zusätzlich ist es jedoch auch denkbar, das erste Bauelement formschlüssig in den Durchbruch einzubringen, wobei das Fügehilfsmittel eine dazu geeignete konturierte Außenfläche aufweisen kann, die sich im Eingriff mit einer entsprechend invers geformten Innenfläche des Durchbruchs befindet.In a further embodiment of the method, it is provided that the joining aid is introduced into an opening of the first component before melting. Advantageously, the joining aid is already introduced into the opening of the first component before melting. The breakthrough may be, for example, a bore into which a cylindrical section of the joining aid is introduced, in particular by frictional engagement, in particular by means of an interference fit. Alternatively and / or additionally, however, it is also conceivable to introduce the first component into the opening in a form-fitting manner, wherein the joining aid may have a contoured outer surface suitable for this, which is in engagement with a correspondingly inversely shaped inner surface of the opening.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das erste Bauelement ein schwacher elektrischer Leiter, ein Isolator oder ein grundsätzlich für thermisches Fügen, insbesondere mit dem zweiten Bauelement, nicht oder nur wenig geeigneten Stoff aufweist. Vorteilhaft spielt es für den eigentlichen Fügevorgang keine Rolle, welches Material das erste Bauelement aufweist.In a further embodiment of the method, it is provided that the first component is a weak electrical conductor, an insulator or a basically for thermal joining, especially with the second component, little or no suitable material. Advantageously, it does not matter for the actual joining process, which material has the first component.

Die Aufgabe ist außerdem bei einem Bauteilverbund mit einem ersten Bauelement, einem zweiten Bauelement, die an einer Fügestelle gefügt sind, wobei die Fügestelle ein Fügehilfsmittel aufweist und mittels eines vorab beschriebenen Verfahrens gefügt ist gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.The object is also achieved in a component assembly with a first component, a second component, which are joined to a joint, wherein the joint has a joining tool and joined by means of a method described above is solved. This results in the advantages described above.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:Further advantages, features and details emerge from the following description in which an exemplary embodiment is described with reference to the drawing. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals. Show it:

1 eine schematische Ansicht einer Fügeanlage zum Fügen eines ersten Bauelements mit einem zweiten Bauelement und einem Fügehilfsmittel vor einem Fügevorgang; 1 a schematic view of a joining plant for joining a first component with a second component and a joining tool before a joining operation;

2 die in 1 gezeigte Vorrichtung, jedoch während eines thermischen Fügens; 2 in the 1 shown device, but during a thermal joining;

3 die in den 1 und 2 gezeigte Vorrichtung, jedoch nach dem thermischen Fügen; und 3 in the 1 and 2 shown device, but after the thermal joining; and

4a–f insgesamt 6 verschieden geformte Fügehilfsmittel zum thermischen Fügen von zwei Bauelementen. 4a -F a total of 6 different shaped joining aids for the thermal joining of two components.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum thermischen Fügen eines ersten Bauelements 3 mit einem zweiten Bauelement 5. In einen Durchbruch 7 des ersten Bauelements 3 ist ein Fügehilfsmittel 9 eingebracht. Das Fügehilfsmittel 9 ist form- und/oder reibschlüssig durch einen vorab vorgenommenen Formvorgang in den Durchbruch 7 eingebracht, wobei das Fügehilfsmittel 9 dazu eine entsprechende Kontur 11 aufweist, die formschlüssig in eine inverse Kontur des Durchbruchs 7 eingreift. 1 shows a device 1 for the thermal joining of a first component 3 with a second component 5 , In a breakthrough 7 of the first component 3 is a joining aid 9 brought in. The joining tool 9 is positive and / or frictional by a pre-made molding process in the breakthrough 7 introduced, wherein the joining aid 9 to a corresponding contour 11 having the form-fitting in an inverse contour of the opening 7 intervenes.

Das Fügehilfsmittel 9 ist so ausgelegt, dass es sich zum thermischen Fügen mit dem zweiten Bauelement 5 eignet.The joining tool 9 is designed so that it is for thermal joining with the second component 5 suitable.

Die Vorrichtung 1 weist eine obere Elektrode 13 und eine untere Elektrode 15 auf. Die untere Elektrode 15 steht in einem leitenden Anlagekontakt mit dem zweiten Bauelement 5. Alternativ und/oder zusätzlich kann es sich bei der unteren Elektrode 15 auch um einen Bestandteil des zweiten Bauelements 5 handeln.The device 1 has an upper electrode 13 and a lower electrode 15 on. The lower electrode 15 is in a conductive contact with the second component 5 , Alternatively and / or additionally, the lower electrode may be used 15 also a part of the second component 5 act.

Die obere Elektrode 13 und die untere Elektrode 15 sind einer elektrischen Energiequelle 17 zugeordnet. Mittels der elektrischen Energiequelle 17 kann die für das thermische Fügen der Bauelemente 3 und 5 beziehungsweise des Fügehilfsmittels 9 mit dem zweiten Bauelement 5 notwendige Energie bereitgestellt werden.The upper electrode 13 and the lower electrode 15 are an electrical energy source 17 assigned. By means of the electric energy source 17 Can be used for the thermal joining of the components 3 and 5 or of the joining aid 9 with the second component 5 necessary energy will be provided.

2 zeigt die in 1 gezeigte Vorrichtung während eines thermischen Fügens des Fügehilfsmittels 9 mit dem zweiten Bauelement 5. Dabei wird die obere Elektrode 13 mit einer in 2 mittels eines Pfeils 19 angedeuteten Anpresskraft gegen das Fügehilfsmittel 9 gepresst. Mittels der Anpresskraft wird das Fügehilfsmittel 9 zwischen der oberen Elektrode 13 und dem zweiten Bauelement 5 zusammengepresst, wobei das Fügehilfsmittel 9 in einem elektrisch leitenden Anlagekontakt mit der oberen Elektrode 13 und dem zweiten Bauelement 5 steht, so dass durch das Fügehilfsmittel 9 und das zweite Bauelement 5 ein mittels der elektrischen Energiequelle 17 angetriebener elektrischer Strom fließen kann, der zu einer starken lokalen Erwärmung des Fügehilfsmittels 9 und des zweiten Bauelements 5 an der Fügestelle führt. Dabei kommt es zu einem lokalen Aufschmelzen im Bereich der Kontaktstelle zwischen dem Fügehilfsmittel 9 und dem zweiten Bauelement 5, so dass sich ein Schweißgut 21 beziehungsweise ein lokales Stoffgemisch aus Bestandteilen des Fügehilfsmittels 9 und des zweiten Bauelements 5 bildet. Mittels des Schweißguts 21 ist, was in 3 dargestellt ist, nach dem Fügevorgang das zweite Bauelement 5 stoffschlüssig dem Fügehilfsmittel 9 zugeordnet. 2 shows the in 1 shown device during a thermal joining of the joining tool 9 with the second component 5 , This is the upper electrode 13 with an in 2 by means of an arrow 19 indicated contact pressure against the joining aid 9 pressed. By means of the contact force becomes the joining aid 9 between the upper electrode 13 and the second component 5 compressed, with the joining aid 9 in an electrically conductive contact with the upper electrode 13 and the second component 5 stands, so by the joining tool 9 and the second component 5 a means of electrical energy source 17 driven electric current can flow, resulting in a strong local heating of the joining tool 9 and the second component 5 leads at the joint. This leads to a local melting in the region of the contact point between the joining aid 9 and the second component 5 , so that is a weld metal 21 or a local mixture of components of the joining assistant 9 and the second component 5 forms. By means of the weld metal 21 is what's in 3 is shown, after the joining process, the second component 5 cohesively to the joining aid 9 assigned.

3 zeigt die in den 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 1, jedoch nach dem thermischen Fügevorgang. Es ist zu erkennen, dass das Schweißgut 21 eine Schweißlinse gebildet hat, mittels der das Fügehilfsmittel 9 dem zweiten Bauelement 5 stoffschlüssig zugeordnet ist. Vorteilhaft ist auch nach dem thermischen Fügen die stoff- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Bauelement 3 und dem Fügehilfsmittel 9 noch hergestellt, so dass das erste Bauelement 3 über die form- und stoffschlüssige Verbindung zu dem Fügehilfsmittel 9, über die stoffschlüssige Verbindung über das Schweißgut 21 zwischen dem Fügehilfsmittel 9 und dem zweiten Bauelement 5 dem zweiten Bauelement 5 fest zugeordnet ist. 3 shows the in the 1 and 2 shown device 1 , but after the thermal joining process. It can be seen that the weld metal 21 has formed a weld nugget, by means of which the joining aid 9 the second component 5 is assigned cohesively. It is also advantageous after the thermal joining the material and / or frictional connection between the first component 3 and the joining tool 9 still made, so that the first component 3 via the positive and cohesive connection to the joining aid 9 , via the integral connection via the weld metal 21 between the joining aids 9 and the second component 5 the second component 5 is permanently assigned.

Vorteilhaft ist es nicht notwendig, das erste Bauelement 3 in elektrischen und/oder stofflichen Eigenschaften auf das zweite Bauelement 5 und/oder das thermische Fügen abzustimmen. Vielmehr erfolgt die Zuordnung zu dem zweiten Bauelement 5 über die form- und/oder reibschlüssige Verbindung zu dem Fügehilfsmittel 9. Vorteilhaft können dadurch auch sonst zum thermischen Fügen wenig und/oder nicht geeignete Materialkombinationen thermisch gefügt werden, da das eigentliche thermische Fügen zwischen dem Fügehilfsmittel 9 und dem zweiten Bauelement 5 stattfindet.Advantageously, it is not necessary, the first component 3 in electrical and / or material properties on the second component 5 and / or to tune the thermal joining. Rather, the assignment to the second component takes place 5 via the positive and / or frictional connection to the joining aid 9 , As a result, it is otherwise possible for thermal and / or non-suitable combinations of materials to otherwise be thermally joined for thermal joining be joined, since the actual thermal joining between the joining tool 9 and the second component 5 takes place.

Vorteilhaft kann es sich bei dem ersten Bauelement 3 um ein Bauelement aus einem Nichteisenmetall handeln. Alternativ und/oder zusätzlich kann es sich dabei jedoch auch um ein Kunststoffteil, beispielsweise um ein Kunststoffspritzteil handeln, wobei vorteilhaft das Fügehilfsmittel 9 bereits in ein zur Herstellung des ersten Bauelements 3 geeignetes Werkzeug eingelegt werden kann, so dass dieses beim Spritzvorgang, insbesondere Spritzgießen um schlossen und damit form- und/oder reibschlüssig mit dem ersten Bauelement 3 verbunden werden kann. Das Fügehilfsmittel 9 ist in diesem Fall vorteilhaft mit dem Kunststoffteil des ersten Bauelements 3 und/oder Nichteisenmetallteil form-, kraft- und gegebenenfalls zum Teil auch stoffschlüssig, insbesondere durch Kleben, verbunden. Dabei kann das Fügehilfsmittel 9 punktförmig, linienförmig und/oder ebenenförmig sein. Vorteilhaft kann im Anschluss das Fügehilfsmittel 9 wie vorab beschrieben mit dem zweiten Bauelement 5 verschweißt beziehungsweise thermisch gefügt werden. Diese Lösung wird auch als urformtechnische Lösung beziehungsweise Verbindung des ersten Bauelements 3 mit dem Fügehilfsmittel 9 bezeichnet.It can be advantageous in the first component 3 to act a component of a non-ferrous metal. Alternatively and / or additionally, however, it may also be a plastic part, for example a plastic injection-molded part, wherein the joining aid is advantageous 9 already in a for the production of the first component 3 suitable tool can be inserted so that this closed during the injection process, in particular injection molding and thus form-fitting and / or frictionally engaged with the first component 3 can be connected. The joining tool 9 is advantageous in this case with the plastic part of the first component 3 and / or non-ferrous metal part form, force and possibly also partially cohesive, in particular by gluing, connected. In this case, the joining aid 9 be punctiform, linear and / or planar. Advantageously, subsequently, the joining aid 9 as previously described with the second component 5 welded or thermally joined. This solution is also called primitive technical solution or connection of the first component 3 with the joining tool 9 designated.

Alternativ und/oder zusätzlich können das Fügehilfsmittel 9 und/oder das erste Bauelement 3 umformgeeignet ausgelegt sein. Vorteilhaft kann das Anbringen des Fügehilfsmittels 9 an das erste Bauelement 3 insbesondere durch Anwalzen, Einprägen, Gesenkformung, Eindrücken und/oder Tiefen geschehen. Dabei kann das Fügehilfsmittel 9 punktförmig, linienförmig und/oder ebenenförmig sein. Das Fügehilfsmittel 9 kann in den Durchbruch 7 des ersten Bauelements 3 eingebracht sein, alternativ und/oder zusätzlich an einem Rand und/oder einer Kante des ersten Bauelements 3 angebracht sein. Vorteilhaft kann im Anschluss das Fügehilfsmittel 9 mit dem zweiten Bauelement 5 verschweißt werden. Diese Möglichkeit wird auch als umformtechnische Lösung bezeichnet.Alternatively and / or additionally, the joining aid 9 and / or the first component 3 be formed suitable for forming. Advantageously, the attachment of the joining aid 9 to the first component 3 in particular by rolling, impressing, swaging, impressions and / or depths happen. In this case, the joining aid 9 be punctiform, linear and / or planar. The joining tool 9 can be in the breakthrough 7 of the first component 3 be incorporated, alternatively and / or additionally on an edge and / or an edge of the first component 3 to be appropriate. Advantageously, subsequently, the joining aid 9 with the second component 5 be welded. This possibility is also called a forming solution.

Gegebenenfalls ist es möglich, die umformtechnische mit der urformtechnischen Lösung zu kombinieren.If necessary, it is possible to combine the forming technology with the original technical solution.

Die 4a–f zeigen verschiedene Fügehilfsmittel 9, wie sie bei der urformtechnischen und/oder umformtechnischen Lösung und einem anschließenden thermischen Fügen, beispielsweise analog der 1–3, Verwendung finden können. 4a zeigt ein Fügehilfsmittel mit einer bombierten Kontur 11, die form- und/oder reibschlüssig in den Durchbruch 7 des ersten Bauelements 3 einbringbar ist.The 4a -F show various joining aids 9 , as in the urformtechnischen and / or forming solution and a subsequent thermal joining, for example analogous to 1 - 3 , Can be used. 4a shows a joining tool with a convex contour 11 , the positive and / or frictional in the breakthrough 7 of the first component 3 can be introduced.

4b zeigt ein Fügehilfsmittel 9 mit einer zickzackförmig genuteten Kontur 11. 4b shows a joining tool 9 with a zigzag grooved contour 11 ,

4c zeigt ein weiteres Fügehilfsmittel 9 mit einer konkaven Kontur 11, die form- und/oder reibschlüssig in den Durchbruch 7 einbringbar ist. Außerdem weist das Fügehilfsmittel 9 gemäß der 4c einen Bund 23 auf, der zusätzlich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fügehilfsmittel 9 und dem ersten Bauelement 3 herstellt. Dazu ist der Bund 23 gegenüberliegend einer Kontaktfläche beziehungsweise des nach dem Herstellen der Fügeverbindung vorhandenen Schweißguts 21 angeordnet. 4c shows another joining tool 9 with a concave contour 11 , the positive and / or frictional in the breakthrough 7 can be introduced. In addition, the joining tool has 9 according to the 4c a covenant 23 on, in addition to a positive connection between the joining tool 9 and the first component 3 manufactures. This is the federal government 23 opposite a contact surface or of the existing after the production of the joint weld metal 21 arranged.

4d zeigt ein weiteres Fügehilfsmittel 9 mit einem Bund 23, der im Unterschied zur Darstellung der 4c bombiert beziehungsweise konvex ausgeführt ist. Das Fügehilfsmittel 9 gemäß 4 weist ebenfalls eine konkave Kontur 11 auf, wobei im Unterschied die Kontur 11 sich verjüngend spitz zuläuft. 4d shows another joining tool 9 with a bunch 23 , in contrast to the representation of the 4c cambered or convex executed. The joining tool 9 according to 4 also has a concave contour 11 on, in contrast, the contour 11 tapering to a point.

4e zeigt ein weiteres Fügehilfsmittel 9 mit einer Kontur 11. Die Kontur 11 weist einen unteren Teller auf, der aus zwei aufeinandergelegten Kegelstümpfen besteht, die einen sechseckförmigen Längsschnitt bilden. Auf dem unteren Teller ist ein weiterer Kegelstumpf aufgesetzt, so dass sich zwischen dem Teller und dem Kegelstumpf eine spitz eingezogene Kontur 11 ergibt. 4e shows another joining tool 9 with a contour 11 , The contour 11 has a lower plate, which consists of two superimposed truncated cones, which form a hexagonal longitudinal section. On the lower plate another truncated cone is placed, so that between the plate and the truncated cone a sharp-drawn contour 11 results.

4f zeigt ein weiteres Fügehilfsmittel 9, das im Unterschied zu dem Fügehilfsmittel 9 der 4e lediglich zwei aufeinandergesetzte Kegelstümpfe aufweist, die mit ihrer jeweils größeren Grundfläche aufeinandergesetzt, sind und im Längsschnitt sechseckförmig sind, wobei die Kontur 11 scheibenförmig spitz nach außen verläuft. 4f shows another joining tool 9 That, unlike the joining aid 9 of the 4e has only two juxtaposed truncated cones, which are juxtaposed with their respective larger base, and are hexagonal in longitudinal section, the contour 11 Disc-shaped pointed outwards.

Vorteilhaft kann eine Mischbauweise, also eine unterschiedliche Materialkombination zwischen dem ersten Bauelement 3 und dem zweiten Bauelement 5 realisiert werden. Vorteilhaft kann das thermische Fügen für eine sogenannte Space-Frame-Technologie, also beispielsweise eine Kombination zwischen Edelstahl, auch bekannt als hochlegierte rost- und säurebeständige Stähle oder Aluminium angewandt werden. Vorteilhaft kann eine Verbindung zwischen einer Rahmenstruktur und Beplankungsteilen beziehungsweise Anbauelementen durch ein Schweißverfahren hergestellt werden. Dazu kann vorteilhaft das Fügehilfsmittel 9 während einer Fertigung des entsprechenden Beplankungsbauteils, beispielsweise des ersten Bauelements 3, in diesem durch den eigentlichen oder durch einen nachgelagerten Fertigungsprozess eingebracht werden. Dies kann erfindungsgemäß wie vorab beschrieben urformtechnisch oder umformtechnisch geschehen. Die sich in den Beplankungsteilen und/oder Anbauelementen befindlichen Fügehilfsmittel 9 sind vorteilhaft aus einem schweißgeeigneten Material, welches sich vorteilhaft mit dem zweiten Bauelement 5 unproblematisch schweißen beziehungsweise thermisch fügen lässt. Das Fügehilfsmittel erreicht vorteilhaft nach beiden Seiten gegenüber dem ersten Bauelement 3 eine Oberfläche und kann je nach Auslegungsfall, beispielsweise in Form eines Bundes 23, über eine Kontur des ersten Bauelements 3 hinausragen. Damit wird vorteilhaft der Stromfluss, der mittels der elektrischen Energiequelle 17 bereitgestellt ist, während des Schweißvorgangs beziehungsweise Fügens gewährleistet.Advantageously, a mixed construction, ie a different combination of materials between the first component 3 and the second component 5 will be realized. Advantageously, the thermal joining for a so-called space-frame technology, so for example a combination between stainless steel, also known as high-alloy rust and acid resistant steels or aluminum can be applied. Advantageously, a connection between a frame structure and Plankungsteilen or attachments can be produced by a welding process. For this purpose, advantageously, the joining aid 9 during a production of the corresponding planking component, for example of the first component 3 be incorporated in this by the actual or by a downstream manufacturing process. This can be done according to the invention as described above in terms of forming technology or forming technology. The joining aids located in the planking parts and / or attachments 9 are advantageous from a weldable material, which is advantageous with the second component 5 weld without problems or thermally add. The joining aid advantageously reaches on both sides with respect to the first component 3 a surface and can, depending on the design case, for example in the form of a federal 23 , about a contour of the first component 3 protrude. This is advantageous, the current flow, by means of the electrical energy source 17 is ensured during the welding process or joining ensured.

Es wird ein Verfahren zum thermischen Fügen durch Widerstands- und induktive Erwärmung von metallischen Werkstoffen und metallischen und/oder nichtmetallischen Werkstoffen durch Stromfluss und Kraft bereitgestellt. Es ist vorgesehen, dass in einem Überlappungsbereich einer Fügestelle zwischen den eine Ebene und/oder gekrümmte Fläche aufweisenden Fügestellen mindestens ein vorgefertigtes schweißgeeignetes materialgebildetes Fügehilfsmittel 9, welches sich erfindungsgemäß durch einen vorgelagerten urformtechnischen und/oder umformtechnischen Prozess in dem Fügepartner befindet, entsprechend zum Fügepartner in richtiger Richtung angeordnet wird und das Fügehilfsmittel 9 durch Widerstands- und/oder induktive Erwärmung im Bereich der Fügestelle definiert aufgeschmolzen wird und dass sich dabei während des Prozessvorgangs gebildetes Schweißgut 21 des Fügehilfsmittels 9 und des zweiten Bauelements 5 zur Ausbildung einer Schweißlinse in den Zwischenraum fließt und durch die aufgebrachte, mittels des Pfeils 19 angedeutete, Elektrodendruckkraft zwischen dem Fügehilfsmittel 9 und dem zweiten Bauelement 5 eine feste Verbindung durch Stoffschluss und zwischen dem Fügehilfsmittel 9 und dem ersten Bauelement 3 durch eine feste formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung gebildet wird.A method is provided for thermal joining by resistive and inductive heating of metallic materials and metallic and / or non-metallic materials by current flow and force. It is provided that in an overlapping region of a joint between the joints having a plane and / or curved surface, at least one prefabricated weld-suitable material-formed joining aid 9 , Which according to the invention is located in the joining partner by an upstream technical and / or forming process, is arranged in the right direction according to the joining partner and the joining aid 9 is melted defined by resistance and / or inductive heating in the region of the joint and that thereby formed during the process process weld metal 21 of the joining aid 9 and the second component 5 flows to form a nugget in the gap and through the applied, by means of the arrow 19 indicated, electrode pressure force between the joining tool 9 and the second component 5 a firm connection by material connection and between the joining aid 9 and the first component 3 is formed by a fixed positive and / or non-positive connection.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Fügehilfsmittel 9 und mindestens eines des zweiten Bauelemente 3, insbesondere gemäß den 4a–f, oder auch mehrere der zweiten Bauelemente 3 mittels des vorab beschriebenen Verfahrens stoffschlüssig fügbar sind.Advantageously, it is provided that the joining aid 9 and at least one of the second components 3 , in particular according to the 4a -F, or even more of the second components 3 by means of the method described above are materially available.

Vorteilhaft ist das erste Bauelement 3 form- und/oder stoffschlüssig mit dem Fügehilfsmittel 9 kraft- und/oder formschlüssig verbunden.Advantageously, the first component 3 positive and / or material fit with the joining aid 9 non-positively and / or positively connected.

Ferner ist es möglich, dass das Fügehilfsmittel 9 mit bestimmten geometrischen Abmessungen beziehungsweise der Kontur 11, zylindrisch, vier- oder mehreckig, oval und/oder mit Formen, wie Radien, Schrägen, Phasen und/oder konstruktiven Details einer Funktionsverknüpfung versehen ist.Furthermore, it is possible that the joining aid 9 with certain geometric dimensions or the contour 11 , cylindrical, quadrangular or polygonal, oval and / or with shapes, such as radii, slopes, phases and / or constructive details of a function linkage is provided.

Es ist denkbar, das Fügehilfsmittel 9 als Hohl- oder als Vollkörper auszuführen.It is conceivable the joining aid 9 to run as a hollow or as a solid body.

Es ist denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 vor dem eigentlichen thermischen Fügen in das erste Bauelement 3 urformtechnisch oder umformtechnisch eingebracht ist.It is conceivable that the joining aid 9 before the actual thermal joining in the first component 3 introduced by molding or forming technology.

Ferner ist es möglich, dass das Fügehilfsmittel 9 das erste Bauelement 3 durch Formschluss und/oder Kraftschluss zwischen sich und dem zweiten Bauelement 5 fügt.Furthermore, it is possible that the joining aid 9 the first component 3 by positive connection and / or adhesion between itself and the second component 5 added.

Ferner ist es denkbar, dass der Formschluss durch den geometrischen Aufbau der Fügepartner und des Fügehilfsmittels 9 eine axiale und/oder eine radiale Spannkraft bei der hergestellten festen Verbindung aufweisen.Furthermore, it is conceivable that the form fit by the geometric structure of the joining partners and the joining aid 9 have an axial and / or a radial clamping force in the produced solid compound.

Ferner ist es denkbar, dass eine einseitige oder mehrseitige Zugänglichkeit der in den 1–3 dargestellten Vorrichtung gegeben ist, insbesondere während des Fügevorgangs.Furthermore, it is conceivable that a one-sided or multi-sided accessibility in the 1 - 3 given device is given, in particular during the joining process.

Ferner ist es möglich, dass für jeden Verbindungspunkt zwischen dem ersten Bauelement 3 und dem zweiten Bauelement 5 ein separates Fügehilfsmittel 9 eingesetzt wird und/oder eine werkstoffliche Zusammensetzung des Fügehilfsmittels 9 für jeden Verbindungspunkt variieren kann.Furthermore, it is possible that for each connection point between the first component 3 and the second component 5 a separate joining tool 9 is used and / or a mechanical composition of the joining aid 9 can vary for each connection point.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Fügehilfsmittel 9 an dem ersten Bauelement 3 durch mechanische, thermische und/oder chemische Prozesse befestigt ist.In addition, it can be provided that the joining aid 9 on the first component 3 is attached by mechanical, thermal and / or chemical processes.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das Fügehilfsmittel 9 einen Durchmesser von 1–30 mm und eine Schaftkontur besitzt, die durch eine mathematische Funktion beschrieben werden kann, zum Zweck der besseren Spannkrafterhöhung und Haftung im ersten Bauelement 3, zur besseren Verteilung und/oder Deponie eines Schweißzusatzes und/oder einen Kopf mit einem Durchmesser mindestens gleich dem Schaftdurchmesser und maximal 40 mm gegenüber dem größten Schaftdurchmesser besitzt sowie eine Schafthöhe, die mindestens der Dicke des ersten Bauelements 3 entspricht und eine Kopfhöhe von 0,1–20 mm.Furthermore, it can be provided that the joining aid 9 has a diameter of 1-30 mm and a shank contour that can be described by a mathematical function, for the purpose of better clamping force increase and adhesion in the first component 3 , for better distribution and / or landfill of a welding filler and / or a head with a diameter at least equal to the shaft diameter and a maximum of 40 mm from the largest shaft diameter has and a shaft height, the at least the thickness of the first component 3 corresponds and a head height of 0.1-20 mm.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 eine offene oder geschlossene Form aufweist.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 has an open or closed shape.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 durch ein spanendes, elektro- und/oder elektrochemisches Verfahren und/oder als Festkörper durch Ur- und/oder Umformprozesse gebildet ist.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 is formed by a cutting, electrochemical and / or electrochemical process and / or as a solid by primary and / or forming processes.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 aus einem Material mit einem niedrigeren oder höheren oder gleichen spezifischen elektrischen Widerstand und/oder einem niedrigen und/oder höheren oder gleichen induktiven und/oder elektrischen Widerstand als das Material der Fügestelle besteht.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 from a material with a lower or higher or the same specific electrical resistance and / or a low and / or higher or equal inductive and / or electrical resistance than the material of the joint consists.

Ferner ist es denkbar, dass für das Widerstandsschweißen und/oder induktives Schweißen metallischer Werkstoffe das Fügehilfsmittel 9 aus einem Werkstoff, der die Gefügezusammensetzung, in Bezug auf Festigkeit, Duktilität, Zähigkeit oder anderen spezifisch festgelegten Eigenschaften positiv beeinflusst und dass das Verfahren mit einer Elektrodenkraft von 1,0–6 kN, einem Prozessstrom von 3–45 kA und einer Schweißzeit von 10–1000 ms durchgeführt wird.Furthermore, it is conceivable that the joining aid for resistance welding and / or inductive welding of metallic materials 9 from a material that positively influences the microstructural composition in terms of strength, ductility, toughness or other specific characteristics and that the process has an electrode force of 1.0-6 kN, a process current of 3-45 kA and a welding time of 10 -1000 ms is performed.

Ferner ist es denkbar, dass durch Veränderung der Legierungszusammensetzung das Fügehilfsmittel 9, deren spezifischer elektrischer Widerstand und/oder der elektrische Widerstand und/oder der induktive Widerstand und/oder der Abmessungen des Fügehilfsmittels 9, das Gefüge im Mischschweißgut 21 der Schweißlinse gezielt beeinflusst wird, um die Verbindung zwischen den metallischen Werkstoffen herzustellen.Furthermore, it is conceivable that by changing the alloy composition, the joining assistant 9 , their specific electrical resistance and / or the electrical resistance and / or the inductive resistance and / or the dimensions of the joining aid 9 , the microstructure in the mixed material 21 The welding lens is specifically influenced to produce the connection between the metallic materials.

Ferner ist es denkbar, dass die Verbindung aus mehreren gebildeten Bauelementen 3, 5 offen oder geschlossen, plattenförmig oder profiliert, ist.Furthermore, it is conceivable that the connection of several formed components 3 . 5 open or closed, plate-shaped or profiled.

Außerdem ist es denkbar, dass die Verbindung mit und/oder ohne Schweißzustand hergestellt ist.In addition, it is conceivable that the connection is made with and / or without welding condition.

Außerdem ist es denkbar, dass die Darstellung der metallischen Werkstoffe der Bauelemente 3 und/oder 5 sich auf die Werkstoffbezeichnungen nach DIN 17007 bezieht und die Gruppe 0, 1, 2, 3 umfasst.It is also conceivable that the representation of the metallic materials of the components 3 and or 5 referring to the material designations DIN 17007 and the group comprises 0, 1, 2, 3.

Außerdem ist es denkbar, dass die Darstellung der nichtmetallischen Werkstoffe des ersten Bauelements 3 sich auf Werkstoffbezeichnungen nach DIN 17007 bezieht und die Gruppen 4, 5, 6, 7, 8 umfasst und/oder besonders auf Konstruktionskunststoffe.Moreover, it is conceivable that the representation of the non-metallic materials of the first component 3 referring to material designations DIN 17007 and groups 4, 5, 6, 7, 8 and / or particularly to engineering plastics.

Außerdem ist es denkbar, dass die Darstellung der metallischen und/oder nichtmetallischen Werkstoffe des ersten Bauelements 3 sich auf Verbundwerkstoffe bezieht.Moreover, it is conceivable that the representation of the metallic and / or non-metallic materials of the first component 3 refers to composites.

Außerdem ist es möglich, dass die Anzahl der zweiten Bauelemente 5 und die Anzahl der ersten Bauelemente 3 untereinander sowie absolut variieren.It is also possible that the number of second components 5 and the number of first components 3 with each other and absolutely vary.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 stoffschlüssig sich an einer Leiste, Schiene oder einem Band in einer mehrfachen Anzahl befindet, welches die Verbindung beziehungsweise die Fügestelle überdeckt.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 cohesively located on a bar, rail or a band in a multiple number, which covers the connection or the joint.

Außerdem ist es möglich, dass das Fügehilfsmittel 9 und mindestens eines der zweiten Bauelemente 5 und/oder auch mehrere der zweiten Bauelemente 5 stoffschlüssig zu fügen.In addition, it is possible that the joining aid 9 and at least one of the second components 5 and / or more of the second components 5 to join cohesively.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 und mindestens eines der ersten Bauelemente 3 und/oder mehrere der ersten Bauelemente 3 stoffschlüssig gefügt sind.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 and at least one of the first components 3 and / or more of the first components 3 are joined cohesively.

Ferner ist es möglich, dass das Fügehilfsmittel 9 mit bestimmten geometrischen Abmessungen, wie zylindrisch, viereckig oder oval und Formen, wie Radien, Schrägen und Phasen und/oder bestimmten konstruktiven Details versehen ist und diese auch untereinander variiert sein können.Furthermore, it is possible that the joining aid 9 is provided with certain geometric dimensions, such as cylindrical, square or oval and shapes, such as radii, slopes and phases and / or certain structural details and these can also be varied among themselves.

Ferner ist es denkbar, dass der Formschluss durch den geometrischen Aufbau der Fügepartner und des Fügehilfsmittels 9 durch axiale und/oder radiale Spannkraft bei fester Verbindung gegeben ist.Furthermore, it is conceivable that the form fit by the geometric structure of the joining partners and the joining aid 9 is given by axial and / or radial clamping force at a fixed connection.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 einen Durchmesser von 1–30 mm aufweist, eine Schaftkontur 11 besitzt, die durch eine mathematische Funktion beschrieben werden kann, zum Zweck der besseren Spannkrafterhöhung und Haftung im ersten Bauelement 3, zur besseren Verteilung und/oder Deponie des Schweißzusatzes und/oder einem Kopf und/oder einem Bund 23 mit einem Durchmesser mindestens gleich dem Schaftdurchmesser und maximal 40 mm, gegenüber dem größten Schaftdurchmesser, besitzt sowie eine Schafthöhe, die mindestens der Dicke des ersten Bauelements 3 entspricht und eine Kopfhöhe von 0,1–20 mm.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 has a diameter of 1-30 mm, a shaft contour 11 has, which can be described by a mathematical function, for the purpose of better clamping force increase and adhesion in the first component 3 , for better distribution and / or landfill of the welding filler and / or a head and / or a collar 23 having a diameter at least equal to the shaft diameter and a maximum of 40 mm, compared to the largest shaft diameter, and a shaft height, the at least the thickness of the first component 3 corresponds and a head height of 0.1-20 mm.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 eine offene oder geschlossene Form aufweist.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 has an open or closed shape.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 durch ein spanendes, elektro- und/oder elektrochemisches Verfahren und/oder als Festkörper durch Ur- und Umformprozesse gebildet werden kann.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 can be formed by a machining, electrochemical and / or electrochemical process and / or as a solid by Ur- and forming processes.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 aus einem Material mit einem niedrigen oder höheren oder gleichen spezifischen elektrischen Widerstand oder einem niedrigen oder höheren oder gleichen induktiven und/oder elektrischen Widerstand als das Material der Fügestelle besteht.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 consists of a material with a low or higher or the same specific electrical resistance or a low or higher or the same inductive and / or electrical resistance as the material of the joint.

Ferner ist es denkbar, dass für das Widerstandsschweißen und/oder induktives Schweißen metallischer Werkstoffe des Fügehilfsmittels 9 aus einem Werkstoff der die Gefügezusammensetzung, in Bezug auf Festigkeit, Duktilität, Zähigkeit oder anderen spezifisch festgelegten positiv beeinflusst und das Verfahren mit einer Elektrodenkraft von 1,0–6 kN, einem Prozessstrom von 3–45 kA und einer Schweißzeit von 10–1000 ms durchgeführt wird.Furthermore, it is conceivable that for the resistance welding and / or inductive welding of metallic materials of the joining aid 9 from a material that positively influences the microstructural composition, in terms of strength, ductility, toughness or others, and the process with an electrode force of 1.0-6 kN, a process flow of 3-45 kA and a welding time of 10-1000 ms is carried out.

Außerdem ist es denkbar, dass durch Veränderung einer Legierungszusammensetzung des Fügehilfsmittels 9, deren spezifischer elektrischer Widerstand und/oder der elektrische Widerstand und/oder der induktive Widerstand und/oder der Abmessungen des Fügehilfsmittels 9, das Gefüge im Mischschweißgut 21 der Schweißlinse gezielt beeinflusst wird, um die Verbindung zwischen den metallischen Werkstoffen herzustellen. In addition, it is conceivable that by changing an alloy composition of the joining assistant 9 , their specific electrical resistance and / or the electrical resistance and / or the inductive resistance and / or the dimensions of the joining aid 9 , the microstructure in the mixed material 21 The welding lens is specifically influenced to produce the connection between the metallic materials.

Ferner ist es denkbar, dass die Verbindung aus mehreren gebildeten Bauteilelementen, offen oder geschlossen, plattenförmig oder profiliert ist, und diese das Fügehilfsmittel umfasst.Furthermore, it is conceivable that the connection of a plurality of formed component elements, open or closed, plate-shaped or profiled, and this includes the joining aid.

Außerdem ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 aus einer Legierungszusammensetzung besteht, die mit den Fügeteilen eine Mischbauweise bildet.Moreover, it is conceivable that the joining aid 9 consists of an alloy composition that forms a mixed construction with the joining parts.

Schließlich ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 eine Kopfform nach DIN besitzt und/oder durch eine mathematische Funktion beschrieben werden kann.Finally, it is conceivable that the joining aid 9 has a head shape according to DIN and / or can be described by a mathematical function.

Ferner ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 eine Fußfläche, welche plan verläuft, die von einer Symmetrieachse bis zum Schaftdurchmesser verlaufen kann, aufweist.Furthermore, it is conceivable that the joining aid 9 a foot surface which runs flat, which can extend from an axis of symmetry to the shaft diameter has.

Außerdem ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 einen Fußwinkeln von 0–89° aufweist, bezogen auf die Symmetrieachse.Moreover, it is conceivable that the joining aid 9 has a foot angle of 0-89 °, with respect to the axis of symmetry.

Außerdem ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 einen Radius zwischen einer Fußfläche und dem Schaftdurchmesser besitzt.Moreover, it is conceivable that the joining aid 9 has a radius between a foot surface and the shaft diameter.

Außerdem ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 voll oder zum Teil hohl sein kann. Ferner ist es denkbar, dass eine innere Kontur genauso definiert ist wie eine äußere Kontur des Fügehilfsmittels 9, diese aber unterschiedliche Abmaße haben.Moreover, it is conceivable that the joining aid 9 can be full or partially hollow. Furthermore, it is conceivable that an inner contour is defined in the same way as an outer contour of the joining aid 9 but these have different dimensions.

Schließlich ist es denkbar, dass das Fügehilfsmittel 9 Träger eines Schweißzusatzes ist.Finally, it is conceivable that the joining aid 9 Carrier of a welding filler is.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
33
erstes Bauelementfirst component
55
zweites Bauelementsecond component
77
Durchbruchbreakthrough
99
FügehilfsmittelAdd aids
1111
Konturcontour
1313
obere Elektrodeupper electrode
1515
untere Elektrodelower electrode
1717
elektrische Energiequelleelectrical energy source
1919
Pfeilarrow
2121
Schweißgutweld
2323
BundFederation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (17)

Verfahren zum thermischen Fügen eines ersten Bauelements (3) mit einem zweiten Bauelement (5) durch eine elektrische Erwärmung, mit: – Vorsehen eines Fügehilfsmittels (9) an einer Fügestelle der Bauelemente (3, 5), – Aufschmelzen des Fügehilfsmittels (9) und des zweiten Bauelements (5) mittels der elektrischen Erwärmung zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Fügehilfsmittel (9) und dem zweiten Bauelement (5), – Herstellen einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Fügehilfsmittel (9) und dem ersten Bauelement (3), – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen durch Formen des ersten Bauelements (3) und/oder des Fügehilfsmittels (9).Method for thermal joining of a first component ( 3 ) with a second component ( 5 by electrical heating, comprising: - providing a joining aid ( 9 ) at a joint of the components ( 3 . 5 ), - melting of the joining assistant ( 9 ) and the second component ( 5 ) by means of electrical heating for producing a material connection between the joining aid ( 9 ) and the second component ( 5 ), - establishing a positive and / or non-positive connection between the joining aid ( 9 ) and the first component ( 3 ), - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) before melting by molding the first component ( 3 ) and / or the joining aid ( 9 ). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen durch einlegen des Fügehilfsmittels (9) in ein Werkzeug zum Formen des ersten Bauelements (3) und Formen des ersten Bauelements (3) mittels des Werkzeugs.Method according to the preceding claim, comprising: - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) before melting by inserting the joining aid ( 9 ) into a tool for molding the first component ( 3 ) and forms the first component ( 3 ) by means of the tool. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem des Folgenden: – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen durch Formen des Fügehilfsmittels (9) mittels Anwalzen, – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen durch Formen des Fügehilfsmittels (9) mittels Einprägen, – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen durch Formen des Fügehilfsmittels (9) mittels Gesenkformen, – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen durch Formen des Fügehilfsmittels (9) mittels Eindrücken, – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen durch Formen des Fügehilfsmittels (9) mittels Tiefen, – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen durch Kleben.Method according to one of the preceding claims, comprising at least one of the following: - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) before melting by molding the joining aid ( 9 ) by means of rolling, - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) before melting by molding the joining aid ( 9 ) by impressing, - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) before melting by molding the joining aid ( 9 ) by means of swaging, - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) before melting by molding the joining aid ( 9 ) by means of impressions, - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) before melting by molding the joining aid ( 9 ) by means of depths, - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) before melting by gluing. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) an einer Kante des ersten Bauelements (3).Method according to one of the preceding claims, comprising: - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) on an edge of the first component ( 3 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) durch Einbringen des Fügehilfsmittels (9) in das erste Bauelement (3).Method according to one of the preceding claims, comprising: - connecting the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) by introducing the joining assistant ( 9 ) in the first component ( 3 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Anpressen des Fügehilfsmittels (9) gegen das zweite Bauelement (5) in einem elektrisch leitfähigen Anlagekontakt.Method according to one of the preceding claims, comprising: - pressing the joining aid ( 9 ) against the second component ( 5 ) in an electrically conductive contact. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: – Durchstoßen des Fügehilfsmittels (9) unter einer plastischen Verformung des ersten Bauelements (3) durch das erste Bauelement (3) hindurch zum Herstellen des leitfähigen Anlagekontakts.Method according to the preceding claim, comprising: - piercing the joining aid ( 9 ) under a plastic deformation of the first component ( 3 ) by the first component ( 3 ) through to make the conductive contact contact. Verfahren nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, mit: – Anpressen des Fügehilfsmittels (9) mittels einer Elektrode (13) mit einer Anpresskraft von 1–6 kN, insbesondere 2–5 kN, insbesondere 3–4 kN.Method according to one of the preceding two claims, comprising: - pressing the joining aid ( 9 ) by means of an electrode ( 13 ) with a contact pressure of 1-6 kN, in particular 2-5 kN, in particular 3-4 kN. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit: – Einleiten eines Prozessstroms in das Fügehilfsmittel (9) und das zweite Bauelement (5) von 3–45 kA, insbesondere 10–40 kA, insbesondere 14–35 kA, insbesondere 20–30 kA.Method according to the preceding claim, comprising: - introducing a process stream into the joining aid ( 9 ) and the second component ( 5 ) of 3-45 kA, in particular 10-40 kA, in particular 14-35 kA, in particular 20-30 kA. Verfahren nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, mit: – Einleiten des Prozessstroms und/oder Anpressen des Fügehilfsmittels (9) für eine Schweißzeit von 10–1000 ms, insbesondere 50–800 ms, insbesondere 100–600 ms, insbesondere 450–550 ms.Method according to one of the preceding two claims, comprising: initiating the process flow and / or pressing the joining aid ( 9 ) for a welding time of 10-1000 ms, in particular 50-800 ms, in particular 100-600 ms, in particular 450-550 ms. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Form- und/oder reibschlüssiges Verbinden des ersten Bauelements (3) mit dem Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen.Method according to one of the preceding claims, comprising: - form and / or frictional connection of the first component ( 3 ) with the joining aid ( 9 ) before melting. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fügehilfsmittel (9) einen Fußwinkel von 9–89°, insbesondere 10–80°, insbesondere 20–70°, insbesondere 30–60°, aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein the joining aid ( 9 ) has a foot angle of 9-89 °, in particular 10-80 °, in particular 20-70 °, in particular 30-60 °. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fügehilfsmittel (9) einen Bund (23) aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein the joining aid ( 9 ) a covenant ( 23 ) having. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Fügehilfsmittel (9) einen Durchmesser von 1–30 mm, insbesondere 5–25 mm, insbesondere 10–20 mm, aufweist.Method according to one of the preceding claims, the joining aid ( 9 ) has a diameter of 1-30 mm, in particular 5-25 mm, in particular 10-20 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fügehilfsmittel (9) vor dem Aufschmelzen in einen Durchbruch des ersten Bauelements (3) eingebracht ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the joining aid ( 9 ) before melting into a breakthrough of the first device ( 3 ) is introduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Bauelement (3) ein schlechter elektrischer Leiter, ein Isolator oder ein grundsätzlich für thermisches Fügen, insbesondere mit dem zweiten Bauelement (5), nicht oder nur wenig geeigneten Stoff aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein the first component ( 3 ) one poor electrical conductor, an insulator or a principle for thermal joining, in particular with the second component ( 5 ), little or no suitable substance. Bauteilverbund mit einem ersten Bauelement (3) und einem zweiten Bauelement (5), wobei die Bauelemente (3, 5) an einer Fügestelle gefügt sind, wobei die Fügestelle ein Fügehilfsmittel (9) aufweist und mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche thermisch gefügt ist.Component composite with a first component ( 3 ) and a second component ( 5 ), the components ( 3 . 5 ) are joined at a joint, wherein the joint of a joining tool ( 9 ) and thermally joined by a method according to one of the preceding claims.
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