DE102012017289A1

DE102012017289A1 - Einprägeelement insbesondere für das Widerstandsschweißen

Info

Publication number: DE102012017289A1
Application number: DE201210017289
Authority: DE
Inventors: Markus Staudigl; Markus Streitenberger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einprägeelement für das Widerstandsschweißen, das auf zumindest einen Fügepartner (1, 5), insbesondere ein Blechteil, aufsetzbar und mit vorgegebener Kraft (F_P) durch den Fügepartner (1, 5) treibbar ist, welches Nietelement (3) einen Elementkopf (15) und einen Elementschaft (23) aufweist. Erfindungsgemäß weist der Elementschaft (23) des Einprägeelements (3) an seinem dem Elementkopf (15) abgewandten Ende (17) eine Ringkontur (31) auf, mit der das Einprägeelement (3) unter Bildung einer ringförmigen Kontaktzone (K) auf dem Fügepartner (1, 5) aufsetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einprägeelement insbesondere für das Widerstandsschweißen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Befestigungsanordnung mit einem solchen Einprägeelement nach dem Patentanspruch 9 sowie eine Vorrichtung zur Verbindung des Einprägeelements mit einem Fügepartner nach dem Patentanspruch 10. Ein derartiges Einprägeelement kann beispielhaft als ein Nietelement in einem Stanznietverfahren angewendet werden.
Bei im Automobilbereich verwendeten Leichtbaustrukturen ist der Einsatz von Aluminium-Stahl-Verbindungen bekannt, bei denen zum Beispiel ein Aluminium-Blechteil mit einem Stahl-Blechteil verbunden ist. Zur Verbindung dieser beiden Blechteile kann zunächst ein Stahl-Einprägeelement in das Aluminium-Blechteil eingetrieben werden. Anschließend kann das in dem Aluminium-Blechteil eingetriebene Stahl-Einprägeelement durch Punktschweißen mit dem Stahl-Blechteil verbunden werden.
Auf der DE 2009 035 338 A1 ist ein solches Stanznietverfahren bekannt, bei dem das Stahl-Nietelement auf ein Aluminium-Blechteil aufsetzbar und mit vorgegebener Einpresskraft durch das Aluminium-Blechteil treibbar ist. Das Nietelement weist einen Nietkopf sowie einen Nietschaft auf. Nach dem Eintreiben ragt das Nietelement mit seinem Nietschaft um einen vorgegebenen Überstand aus dem Aluminium-Blechteil heraus. Das aus dem Aluminium-Blechteil herausragende Ende des Nietschaftes wird dann gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Klebschicht mit dem Stahl-Blechteil punktverschweißt.
Gemäß der DE 10 2009 035 338 A1 weist der Nietschaft des Nietelementes einen zylindrischen Grundkörper aus Vollmaterial auf, der an seinem, dem Nietkopf abgewandten Ende eines konusartig zulaufende Spitze aufweist. Auf dieser Weise ergibt sich beim Punktschweißen ein mittig auf der Nietelement-Längsachse liegender Aufsetzpunkt, der im Hinblick auf eine einwandfreie Schweißanbindung von Vorteil ist.
Bei der oben dargelegten Nietelement-Geometrie kann allerdings eine außermittige, das heißt exzentrische Krafteinleitung beim Eintreiben des Nietelementes in das Aluminium-Blechteil zu Problemen führen. Erfolgt nämlich die Krafteinleitung nicht in Flucht mit der Längsachse, sondern um einen Querversatz exzentrisch dazu, so ergibt sich zwischen der Krafteinleitungsstelle und der Längsachse ein Hebelarm. Dadurch wird das Nietelement mit einem, um den Aufsetzpunkt gerichteten Kippmoment beaufschlagt. Dies kann zwischen dem Nietelement-Kopf und dem Aluminium-Blechteil zu einer Spaltbildung mit den bekannten Korrosionsproblemen führen. Zudem ergibt sich durch den gegebenenfalls einseitig aufstehenden Nietelement-Kopf eine Störkontur, die im weiteren Fertigungsverlauf zu Problemen führen kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Einprägeelement für das Widerstandsschweißen, eine Befestigungsanordnung mit einem solchen Einprägeelement sowie eine Vorrichtung zur Verbindung des Einprägeelementes mit dem Fügepartner bereitzustellen, bei dem in einfacher Weise eine einwandfreie Bauteilverbindung gewährleistet ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1, des Patentanspruches 9 oder des Patentanspruches 10 gelöst.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Einprägeelement als ein Nietelement speziell bei Anwendung in einem Stanznietverfahren beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass das Einprägeelement nicht auf das Stanznietverfahren beschränkt ist. So beruht die Erfindung auf dem Sachverhalt, dass bei der oben angegebenen Nietelement-Geometrie mit nur einer punktförmigen Spitze am unteren Ende des Nietelementes eine zur Nietelement-Längsachse koaxiale Krafteinleitung beim Stanznietverfahren zwingend erforderlich ist, jedoch oftmals nur mit entsprechend hohem fertigungstechnischen Aufwand ermöglicht ist. Vor diesem Hintergrund weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 der Nietschaft des erfindungsgemäßen Nietelementes an seinem dem Nietkopf abgewandten Ende eine spezielle Ringkontur auf. Mit der Ringkontur kann das Nietelement unter Bildung einer ringförmigen Kontaktzone auf dem Fügepartner aufgesetzt werden. Durch die ringförmige Kontaktzone ist der Nietschaft nicht mehr nur punktförmig abstützbar, sondern ist seine Abstützbasis entsprechend erhöht. Auf diese Weise ist das Stanznietverfahren insgesamt toleranzverträglicher gestaltet, wobei selbst eine exzentrische Krafteinleitung mit Querversatz erlaubt ist, ohne dass es zu einer Kippbewegung des Nietelementes kommt. Insbesondere kann der Krafteinleitungspunkt radial innerhalb der Ringkontur liegen, ohne dass eine Kippbewegung des Nietelementes zu befürchten ist.
Die nachfolgenden Erfindungsaspekte werden zum einfacheren Verständnis anhand einer besonders bevorzugten Verbindung eines Aluminium-Blechteiles mit einem Stahl-Blechteil mit Hilfe eines Stahl-Nietelementes beschrieben. Demnach ist der erste Fügepartner das Aluminium-Blechteil und der zweite Fügepartner das Stahl-Blechteil. Es versteht sich, dass die folgenden Erfindungsaspekte jedoch auch unabhängig von dieser speziellen Werkstoff-Paarung generell für jegliche andere Fügepartner gelten.
In einer Ausführungsform kann zur Ausbildung der Ringkontur der Nietschaft zumindest in seinem, dem Nietkopf abgewandten Bereich hohlzylindrisch mit einer ringförmigen Stirnseite ausgebildet sein. Die ringförmige Stirnseite kann je nach Geometrie in Flächenkontakt oder in Linienkontakt mit dem Aluminium-Blechteil oder dem Stahl-Blechteil bringbar sein. Im Hinblick auf eine einwandfreie Schweißanbindung ist ein Linienkontakt der Ringkontur mit dem Fügepartner von Vorteil.
Zur Realisierung eines solchen Linienkontaktes kann der Nietschaft zur Ausbildung der Ringkontur an seinem, dem Nietkopf abgewandten Ende eine ringförmig umlaufende Auflagekante aufweisen, die spitzwinklig oder stumpfwinklig in Axialrichtung vorragt. Damit die Ringkontur eine stabile Abstützbasis für das Nietelement ergibt, kann diese bevorzugt durchgängig in einer Querebene des Nietschaftes verlaufen. Die oben beschriebene ringförmige Auflagekante kann zudem unmittelbar in der dem Nietkopf abgewandten Stirnseite des Nietschaftes ausgebildet sein. Hierzu kann die ringförmige Auflagekante durch aufeinander zu laufende Flanken gebildet sein. Die ringförmige Auflagekante kann zur weiteren Verbesserung der Abstützbasis bevorzugt in der Radialrichtung auf gleicher Höhe wie die Außenseite des Nietschaftes liegen. In diesem Fall ist die ringförmige Auflagekante in axialer Verlängerung zur Außenseite des Nietschaftes angeordnet. Alternativ dazu kann die ringförmige Auflagekante auch auf gleicher Höhe wie die Innenseite des hohlzylindrischen Nietschafts liegen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn nach dem erfolgten Stanz-Nietverfahren das Nietelement verliersicher im Aluminium-Blechteil befestigt ist. Zur Bereitstellung einer solchen Verliersicherung kann der Nietschaft radial außenseitig eine Vertiefung, insbesondere eine radial umlaufende Ringnut aufweisen. Beim Verbindungsvorgang des Nietelementes mit dem Aluminium-Blechteil kann Aluminium-Material zur Bildung einer Formschlussverbindung in die Vertiefung hinein verlagert werden.
Wie oben erwähnt, wird das Nietelement beim Stanznieten zunächst auf das Aluminium-Blechteil aufgesetzt und mit vorgegebener Einpresskraft in das Aluminium-Blechteil getrieben. Nach erfolgtem Eintreiben kann das Nietelement mit einem vorgegebenen Überstand die dem Nietkopf abgewandte Seite des Aluminium-Blechteiles überragen. Das aus dem Aluminium-Blechteil vorragende Ende des Nietschaftes wird anschließend gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Klebschicht mit dem Stahl-Blechteil verschweißt, wobei die Schweißlinse bevorzugt nicht punktförmig, sondern ringförmig ist. Mit Hilfe der Klebschicht wird zudem gewährleistet, dass ein elektrolytischer Kontakt zwischen dem Aluminium-Blechteil und dem Stahl-Blechteil verhindert ist.
Die Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Stanz-Nietverfahrens weist einen Stempel auf, mit dem das Nietelement durch das Aluminium-Blechteil getrieben werden kann. Zudem weist die Vorrichtung eine Matrize auf, die als ein Widerlager auf der, vom Stempel abgewandten Seite des Aluminium-Blechteiles positioniert ist. Der beim Eintreiben des Stahl-Nietelementes in das Aluminium-Blechteil ausgestanzte Butzen kann durch einen Durchlass der Matrize abgeführt werden, in den der Nietschaft des Nietelementes mit seinem unteren Ende einfahrbar ist.
Nachfolgend ist eine spezielle Geometrie der Matrize beschrieben, um das Stahl-Nietelement verliersicher im Aluminium-Blechteil zu haltern. Demzufolge ist der Durchlass der Matrize ringförmig gestaltet, und zwar radial begrenzt durch eine äußere hohlzylindrische Innenwand der Matrize sowie einen radial inneren Konus. Der Konus weitet sich in der Einfahrrichtung des Nietelementes aus und kann gegebenenfalls so bemessen sein, dass beim Einfahrvorgang die Ringkontur an der Konusfläche anschlägt und aufgespreizt wird.
Alternativ/oder zusätzlich kann die Matrize auf ihrem, dem Aluminium-Blechteil zugewandten Auflager zumindest einen Vorsprung aufweisen. Der Vorsprung wird beim Stanznieten in das Aluminium-Blechteil gedrückt, wodurch Aluminium-Material verlagert wird, und dadurch entsprechend die auf den Nietschaft wirkenden Klemmkräfte erhöht werden. Bevorzugt ist der Vorsprung unmittelbar am Durchlass-Rand der Matrize angeformt.
Die mit dem Vorsprung ausgebildete Matrize ist insbesondere in Kombination mit den radial außenseitigen Vertiefungen im Nietschaft wirkungsvoll. In diesem Fall kann sich nämlich das Aluminium-Material in die radial äußeren Vertiefungen des Nietschaftes hinein verlagern, wodurch sich eine Formschlussverbindung zwischen dem Nietelement und dem Aluminium-Blechteil ergibt.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 bis 5 jeweils grob schematische Ansichten zur Veranschaulichung eines Stanz-Nietverfahrens mit darauf folgender Widerstands. Schweißung;
6 in einer vergrößerten Darstellung ein erfindungsgemäßes Nietelement in Seitenschnittansicht;
7 bis 9 jeweils mögliche unterschiedliche Konturen im Fußbereich des Nietelementes;
10 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Nietelement zur Beschreibung der mit der Erfindung gelösten Problematik;
11 eine Seitenansicht einer Matrize im Vollschnitt; und
12 in einer Explosionsdarstellung ein Nietelement, ein Aluminium-Blechteil sowie eine Matrize gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Das erfindungsgemäße Einprägeelement 3 ist in den Figuren beispielhaft als ein Nietelement für den Einsatz in einem Stanznietverfahren dargestellt. So ist speziell in den 1 bis 5 ein Stanz-Nietverfahren mit nachgeschaltetem Widerstandspunktschweißen grob schematisch insoweit veranschaulicht, wie es zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge wird in den, in den 1 bis 5 veranschaulichten Verfahrensschritten ein Aluminium-Blechteil 1 mit Hilfe eines Stahl-Nietelementes 3 mit einem Stahl-Blechteil 5 verbunden. Hierzu wird zunächst der 1 das Nietelemente 3 auf das Aluminium-Blechteil 1 aufgesetzt und zum Beispiel mit Hilfe einer nicht dargestellten Einpresszange mit einer vorgegebenen Einpresskraft F_P durch das Material des Aluminium-Blechteiles 1 hindurch getrieben. Der dadurch aus dem Aluminium-Blechteil 1 gestanzte Butzen 5 (2) wird durch einen Durchlass 7 einer als Widerlager wirkenden Matrize 9 abgeführt. Während des Einpressvorganges ist das Aluminium-Blechteil 1 mit seiner Unterseite 11 auf ein Auflager 13 der Matrize 9 abgestützt.
Nach dem Einpressvorgang ragt gemäß der 3 das Nietelement 3 mit einem Überstand a aus der, vom Nietkopf 15 abgewandten Seite 11 des Aluminium-Blechteiles 1 hervor, und zwar mit einem, dem Nietkopf 15 abgewandten Ende 17. Anschließend erfolgt gemäß den 4 und 5 die stoffschlüssige Verbindung mit dem Stahl-Blechteil 5. Hierzu wird das Stahl-Blechteil 5 an seiner Kontaktfläche mit einer Klebstoffschicht 19 versehen und das aus dem Aluminium-Blechteil 1 überstehende Ende 17 des Nietelementes 3 in Kontakt mit dem Stahl-Blechteil 5 gebracht. Darauffolgend wird mit konventioneller Widerstandspunktschweißtechnologie das Ende 17 des Nietelementes 3 unter Bildung einer Schweißlinse 21 mit dem Stahl-Blechteil 5 verschweißt.
Anhand der 6 ist die spezielle Geometrie des erfindungsgemäßen Stahl-Nietelementes 3 beschrieben. Demzufolge weist das Nietelement 3 neben dem Nietkopf 5 einen durch das Aluminium-Blechteil 1 zu treibenden Nietschaft 23 auf, der gemäß der 6 hohlzylindrisch (auch halbhohl ist denkbar) mit einer Bohrung 25 ausgeführt ist. Das Nietelement 3 ist ein um eine Längsachse A rotationssymmetrisch ausgebildeter Stahl-Körper. Dessen Nietschaft 23 weist eine zylindrische Außenseite 29 auf, die um einen Außenradius r von der Längsachse A des Nietelements 3 beabstandet ist.
Durch die hohlzylindrische Ausbildung des Nietschaftes 29 ergibt sich an seinem, dem Nietkopf 15 abgewandten Ende 17 eine Ringkontur 31, mit der das Nietelement 3 unter Bildung einer ringförmigen Kontaktzone K (1 und 4) auf das Aluminium-Blechteil 1 und auf das Stahl-Blechteil 5 aufsetzbar ist. Aufgrund der Ringkontur 31 ist die Schweißlinse 21 (5) zwischen dem Nietelement 3 und dem Stahl-Blechteil 5 nicht punktförmig, sondern ringförmig.
Die Ringkontur 31 des Nietschaftes 23 ist in der 6 durch eine ringförmige Stirnseite 30 gebildet, die durchgängig in einer Querebene zur Längsachse A verläuft. Die Stirnseite 30 ist dabei jeweils in Flächenkontakt mit dem Aluminium-Blechteil 1 sowie dem Stahl-Blechteil 5 bringbar.
Die in der 6 dargestellte spezielle Geometrie des Nietschaftes 23 ergibt eine im Vergleich zu bekannten Nietelementen (siehe zum Beispiel die 10) wesentlich vergrößerte und damit stabilere Abstützbasis, die insbesondere bei einer exzentrischen Krafteinleitung der Einpresskraft von Vorteil ist. Beispielhaft sind in der 6 mit Pfeilen eine zentrische Krafteinleitung F_p1 sowie zwei exzentrische Krafteinleitungen F_p2 und F_p3 angedeutet. Bei den exzentrischen Krafteinleitungen ist der Krafteinleitungspunkt um einen Querversatz Δy₂ oder Δy₃ (6) radial von der Längsachse A versetzt. Der Querversatz Δy₂ ist kleiner als der Außenradius r des Nietschafts 23, wodurch bei sich der exzentrischen Krafteinleitung F_p2 kein Hebelarm und damit kein Kippmoment ergibt, mit dem das Nietelement 3 kippen könnte.
Der Querversatz Δy₃ bei der exzentrischen Krafteinleitung F_p3 ist dagegen größer als der Außenradius r des Nietschafts 23. Dadurch ergibt sich zwischen der Außenseite 29 und dem Krafteinleitungspunkt F_p3, ein Hebelarm h. Im Gegensatz zur Erfindung (vergleiche 10) ist jedoch der Hebelarm h und damit das entstehende Kippmoment so gering, dass ein Kippen des Nietelements 3 zu befürchten ist.
In den folgenden 7 bis 9 sind in vergrößerten Detailansichten alternative Ringkonturen 31 dargestellt. So ist in der 7 an der flächigen Stirnseite 30 eine in der Axialrichtung vorragende sowie ringförmig umlaufende Auflagekante 32 angeformt. Die Auflagekante 32 ist in der 7 durch gleichschenklig aufeinander zu laufende Flanken 33, 34 ausgebildet und in etwa zwischen der Außenwand 29 und der Innenwand 27 des hohlzylindrischen Nietschaftes 23 mittig angeordnet. Entsprechend ist die in der 7 gezeigte ringförmig umlaufende Auflagekante 33 stumpfwinklig ausgeführt..
Anstelle dessen sind in der 8 und 9 jeweils Ringkonturen 31 mit spitzwinkligen, ringförmig umlaufenden Auflagekanten 32 dargestellt. In der 8 ist die innenseitige Flanke 33 in der Axialrichtung A in Flucht zur Innenwand 27 ausgeführt. Die spitzwinklige Auflagekante 32 ist daher, in der Radialrichtung betrachtet, auf gleicher Höhe mit der Innenwand 27 des Nietschaftes 23 angeordnet.
Die in der 9 gezeigte Ringkontur 31 eine spitzwinklige, ringförmig umlaufende Auflagekante 32 auf, deren radial äußere Flanke 34 in Flucht mit der Außenseite 29 des Nietschaftes 23 verlängert ist. Entsprechend ist in der 9 die spitzwinklige Auflagekante 32, in Radialrichtung betrachtet, auf gleicher Höhe mir der Außenseite 29 des Nietschaftes 23 angeordnet. Die somit gebildete Abstützbasis ist daher im Vergleich zur 7 und zur 8 noch weiter erhöht. Alternativ sind nicht nur spitzwinklige, sondern auch runde Geometrien möglich.
In der 10 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Nietelement 3 dargestellt, um die von der Erfindung gelöste Problematik zu veranschaulichen. Im Unterschied zur Erfindung weist das Nietelement 3 gemäß der 10 einen zylindrischen Nietschaft 23 aus Vollmaterial auf, der an seinem, dem Nietkopf 15 abgewandten Ende 17 konisch auf eine, auf der Längsachse A gelegene Konusspitze 39 zuläuft. Die im Vergleich zur Ringkontur 31 von der Konusspitze 39 bereitgestellte Abstützbasis ist somit nur punktförmig und damit wesentlich geringer als bei der Erfindung. Die geringe Abstützbasis hat insbesondere bei einer in der 10 angedeuteten exzentrischen Krafteinleitung der Einpresskraft F_p Auswirkungen. Bei einer solchen exzentrischen Krafteinleitung ist der Krafteinleitungspunkt wiederum um einen Querversatz Δy von der Längsachse A beabstandet. Der Querversatz Δy entspricht einem Hebelarm, mit dem das Nietelement 3 mit einem Kippmoment M_K gekippt wird. Aufgrund der im Vergleich zur Erfindung wesentlich reduzierteren Abstützbasis führt die exzentrische Krafteinleitung unweigerlich zu einem Kippen des Nietelementes 3 (durch die strichpunktierten Linien angedeutet), wodurch es zu Anbindungsfehlern zwischen dem Element 3 und dem Stahlteil oder generell zu Anbindungsfehlern bei der Blechteil-Verbindung kommen kann.
In den 11 und 12 sind jeweils spezielle Geometrien der Matrize 9 beschrieben, mit deren Hilfe das Stahl-Nietelement 3 verliersicher im Aluminium-Blechteil 1 gehaltert werden kann. Demzufolge ist gemäß der 11 der Durchlass 7 der Matrize 9 ringförmig gestaltet, und zwar radial begrenzt durch eine äußere hohlzylindrische Innenwand 43 der Matrize 9 sowie einen radial inneren Konus 45. Der Konus 45 weitet sich in der Einfahrrichtung des Nietelementes 3 aus und ist so bemessen, dass beim Einfahrvorgang die Ringkontur 31 an der Konusfläche anschlägt und aufgespreizt wird.
In der 12 weist die Matrize 9 auf ihrem, dem Aluminium-Blechteil 1 zugewandten Auflager 13 beispielhaft einen Kreisring 47 auf, der am Öffnungsrand des Durchlasses 7 angeformt ist. Der Kreisring 7 wird beim Stanznieten in das Aluminium-Blechteil 1 eingedrückt. Dadurch wird Aluminium-Material in die radial äußere Ringnut 41 des Nietschaftes 23 hinein verlagert, wodurch sich zwischen dem Nietelement 3 und dem Aluminium-Blechteil 1 eine Formschlussverbindung ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2009035338 A1 [0003]
DE 102009035338 A1 [0004]

Claims

Einprägeelement für das Widerstandsschweißen, das auf zumindest einen Fügepartner (1, 5), insbesondere ein Blechteil, aufsetzbar und mit vorgegebener Kraft (F_P) durch den Fügepartner (1, 5) treibbar ist, welches Einprägeelement (3) einen Elementkopf (15) und einen Elementschaft (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementschaft (23) des Einprägeelements (3) an seinem dem Elementkopf (15) abgewandten Ende (17) eine Ringkontur (31) aufweist, mit der das Einprägeelement (3) unter Bildung einer ringförmigen Kontaktzone (K) auf dem Fügepartner (1, 5) aufsetzbar ist.
Einprägeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Ringkontur (31) der Elementschaft (23) zumindest an seinem dem Elementkopf (15) abgewandten Ende (17) hohlzylindrisch mit einer ringförmigen Stirnseite (30) ausgebildet ist, die in Flächenkontakt oder in Linienkontakt mit dem Fügepartner (1, 5) bring bar ist.
Einprägeelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementschaft (23) zur Ausbildung der Ringkontur (31) an seinem dem Elementkopf (15) abgewandten Ende (17) eine ringförmig umlaufende, spitzwinklig oder stumpfwinklig oder runde vorragende Auflagekante (32) aufweist.
Einprägeelement nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkontur (31), insbesondere die Stirnseite (30) oder die ringförmige Auflagekante (32), durchgängig in einer Querebene des Elementschafts (23) verläuft.
Einprägeelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Auflagekante (32) an der Stirnseite (30) des Elementschafts (23) ausgebildet ist.
Einprägeelement nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Auflagekante (32) durch aufeinander zu laufende Flanken (33, 34) gebildet ist, und/oder dass die ringförmige Auflagekante (32) in Radialrichtung auf gleicher Höhe mit der Außenseite (29) oder mit der Innenseite (27) des Elementschafts (23) liegt.
Einprägeelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementschaft (23) radial außenseitig zumindest eine Vertiefung (41), insbesondere eine radial umlaufende Ringnut, aufweist, und dass beim Verbindungsvorgang der Werkstoff des Fügepartners (1) zur Bildung einer Formschlussverbindung in die Vertiefung (41) hineinverlagerbar ist.
Befestigungsanordnung mit einem Einprägeelement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Fügepartner (1), wobei das Einprägeelement (3) nach dem Einpressen in den Fügepartner (1) mit einem vorgegebenen Überstand (a) aus der dem Elementkopf (15) abgewandten Seite (11) des Fügepartners (1) vorragt, und dass insbesondere das vom Fügepartner (1) vorragende Ende (17) des Elementschafts (23), gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Klebschicht (19), mit einem zweiten Fügepartner (5) verschweißbar ist, und zwar insbesondere unter Bildung einer ringförmigen Schweißlinse (21).
Vorrichtung zur Verbindung eines Einprägeelements (3), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Fügepartner (1), mit einem Stempel, mit dem das Einprägeelement (3) durch den Fügepartner (1) treibbar ist, und einer Matrize (9), die als Gegenhalter auf der vom Stempel abgewandten Seite (11) des Fügepartners (1) positioniert ist, wobei die Matrize (9) zum Abführen eines ausgestanzten Butzens (5) einen Durchlass (7) aufweist, in den der Elementschaft (23) mit seinem dem Elementkopf (15) gegenüberliegenden Ende (17) einfahrbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (7) der Matrize (9) ringförmig ist und durch eine radial äußere hohlzylindrische Innenwand (43) der Matrize (9) sowie durch einen radial inneren Konus (45) begrenzt ist, der sich in der Einfahrrichtung des Einprägeelements (3) ausweitet und mit dem beim Einfahrvorgang die Ringkontur (31) des Elementschafts (23) aufspreizbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (9) auf ihrem dem Fügepartner (1) zugewandten Auflager (13) zumindest einen Vorsprung (47) aufweist, mit dem beim Einpressvorgang der Werkstoff des Fügepartners (1) unter Erhöhung von auf den Elementschaft (23) wirkenden Klemmkräften verlagerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle von radial äußeren Vertiefungen (41) im Elementschaft (23) der Werkstoff des Fügepartners (1) unter Bildung einer Formschlussverbindung in die Vertiefungen (41) hineinverlagerbar ist.