DE102016208854A1

DE102016208854A1 - joining system

Info

Publication number: DE102016208854A1
Application number: DE102016208854.8A
Authority: DE
Inventors: Lars Wiese; Chris Frohwein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Fügesystem mit einem Verfahren zum Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile. Das Verfahren umfasst zumindest die Schritte: Anordnen elektrisch leitfähiger erster und zweiter Bauteile, so dass diese sich in einem Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappen, Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Fügeelements (10) mit einem Schaftabschnitt und einem an einem ersten Längsende dessen vorgesehenen Kopfabschnitt, so dass ein dem Kopfabschnitt abgewandtes zweites Längsende des Schaftabschnitts im Überlappungsabschnitt in Kontaktanlage an das erste Bauteil (B1) gedrückt wird, Realisieren eines elektrischen Anfangsstromflusses (ASF) durch das Fügeelement und das erste Bauteil hindurch, so dass das erste Bauteil im Kontaktbereich fließfähig gemacht wird, Hindurchdrücken des Schaftabschnitts durch den fließfähigen Kontaktbereich, bis das zweite Längsende des Schaftabschnitts in Kontaktanlage an dem zweiten Bauteil (B2) gelangt, und Realisieren eines elektrischen Schweißstromflusses (SSF) durch das Fügeelement und das zweite Bauteil hindurch, so dass das zweite Längsende des Schaftabschnitts und das zweite Bauteil durch Widerstandsschweißen verschweißt werden. Um das Zusammenfügen der Bauteile zu erleichtern bzw. zu verbessern, wird der Anfangsstromfluss so realisiert, dass die Stromstärke (AI2) zu einem Endzeitpunkt (t2) des Anfangsstromflusses höher ist als die Stromstärke (AI1) zu einem Anfangszeitpunkt (t1) des Anfangsstromflusses.Joining system with a method for joining at least two components. The method comprises at least the steps of arranging electrically conductive first and second components so that they overlap one another in an overlapping section, providing an electrically conductive joining element (10) with a shaft section and a head section provided at a first longitudinal end thereof, such that a Head portion facing away from the second longitudinal end of the shaft portion in the overlapping portion in contact with the first component (B1) is pressed, realizing an initial electrical current flow (ASF) through the joining element and the first component, so that the first component is made to flow in the contact area, pushing the shaft portion through the flowable contact area until the second longitudinal end of the shank portion comes in contact with the second component (B2), and realizing an electrical welding current flow (SSF) through the joining element and the second component, so that the second longitudinal end of the shaft portion and the second component are welded by resistance welding. In order to facilitate the assembly of the components, the initial current flow is realized so that the current (AI2) at an end time (t2) of the initial current flow is higher than the current (AI1) at an initial time (t1) of the initial current flow.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fügesystem, welches ein Verfahren zum Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile, ein Fügelement zum Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile und ein Fügeteil mit mindestens zwei elektrisch leitfähigen Bauteilen, die sich in einem Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappend angeordnet sind und über ein solches Fügeelement im Überlappungsabschnitt zusammengefügt sind, umfasst.The invention relates to a joining system, which comprises a method for assembling at least two components, a joining element for assembling at least two components and a joining part with at least two electrically conductive components, which are mutually overlappingly arranged in an overlapping section and joined together in the overlapping section via such a joining element , includes.

Ein Fügesystem zum Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile ist beispielsweise aus DE 10 2004 025 492 A1 bekannt. Solche Fügesysteme wurden insbesondere im Fahrzeugbau entwickelt, um zur Senkung kraftstoffverbrauchsrelevanter Fahrzeuggewichte Karosseriestrukturen im Mischbau aus unterschiedlichen Werkstoffen wie konventionellem Karosseriestahl, hochfestem FeMn-Stahl und Leitmetallen wie Aluminium und Magnesium fertigen zu können.A joining system for joining at least two components is for example off DE 10 2004 025 492 A1 known. Such joining systems have been developed in particular in vehicle construction in order to be able to produce body structures in mixed construction from different materials such as conventional body steel, high-strength FeMn steel and conductive metals such as aluminum and magnesium in order to reduce fuel consumption-relevant vehicle weights.

Allerdings treten bei solchen Fügeverbindungen einige insbesondere durch die Unterschiedlichkeit der Fügepartnermaterialien bedingte Probleme auf. Beispielsweise wird das thermische Fügen von Stahl und Aluminium durch teilweise unterschiedliche elektrische und thermische Eigenschaften wie Dehnung, Leitfähigkeit und Schmelzpunkt bestimmt. Das Hauptproblem besteht dabei in der geringen Löslichkeit von Eisen und Aluminium für einander, so dass sich beim Fügen an der Grenzfläche der Materialien spröde, intermetallische Phasen bilden können, welche die Verbindungseigenschaften äußerst negativ beeinflussen. Diese intermetallischen Phasen bilden sich infolge von Diffusion bereits ab etwa 350°C und sind daher prozesstechnisch kaum zu vermeiden. However, some such problems, in particular due to the differences in the joining partner materials, occur in such joint connections. For example, the thermal joining of steel and aluminum is determined by in part different electrical and thermal properties such as elongation, conductivity and melting point. The main problem is the low solubility of iron and aluminum for each other, so that when joining at the interface of the materials brittle, intermetallic phases can form which negatively affect the bonding properties. These intermetallic phases form as a result of diffusion already from about 350 ° C and are therefore technically difficult to avoid.

Wird ein bedingt schweißgeeigneter Stahl durch das Fügeverfahren stark thermomechanisch belastet, können unzulässige Unregelmäßigkeiten (z.B. Risse) auftreten. Dies ist z.B. beim Widerstandspunktschweißen von FeMn-Stahl der Fall. Beim Schweißen von niedriglegiertem Stahl und FeMn-Stahl kann bei der Werkstoffdurchmischung in der Schmelzlinse ein metallurgisch ungünstiges Gefüge auftreten (z.B. Martensit, hohe Härte, geringe Dehnung).If a conditionally weldable steel is heavily thermomechanically stressed by the joining process, impermissible irregularities (for example cracks) can occur. This is e.g. resistance spot welding of FeMn steel. When welding low-alloyed steel and FeMn steel, a metallurgically unfavorable structure can occur during material mixing in the molten metal (for example martensite, high hardness, low elongation).

Bei dem aus DE 10 2004 025 492 A1 bekannten Fügesystem wird zur Umgehung der o.g. Probleme ein Fügeverfahren zum Zusammenfügen mindestens zweier insbesondere aus Flachmaterial bestehender Bauteile vorgeschlagen. Gemäß dem Fügeverfahren werden ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil aufeinander angeordnet, so dass sich die ersten und zweiten Bauteile zumindest in einem Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappen. Außerdem wird ein elektrisch leitfähiges Fügeelement, welches einen Schaftabschnitt und einen an einem ersten Längsende des Schaftabschnitts vorgesehenen Kopfabschnitt hat und welches aus einem schweißgeeigneten Material besteht, bereitgestellt. Das Fügeelement wird im Überlappungsabschnitt mit einem dem Kopfabschnitt abgewandten schneidfähigen zweiten Längsende des Schaftabschnitts voran mechanisch schneidend in das erste Bauteil eingebracht, bis der Schaftabschnitt das erste Bauteil durchdrungen hat und das zweite Längsende des Schaftabschnitts das zweite Bauteil kontaktiert. Dann wird ein elektrischer Schweißstromfluss durch das Fügeelement und das vom zweiten Längsende des Schaftabschnitts kontaktierte elektrisch leitfähige zweite Bauteil hindurch realisiert, so dass das zweite Längsende des Schaftabschnitts und das zweite Bauteil durch Widerstandsschweißen miteinander verschweißt werden.At the DE 10 2004 025 492 A1 Known joining system, a joining method for joining at least two, in particular consisting of flat material components is proposed to circumvent the above problems. According to the joining method, a first component and a second component are arranged on top of each other so that the first and second components overlap one another at least in an overlapping section. In addition, an electrically conductive joining element which has a shank portion and a head portion provided at a first longitudinal end of the shank portion and which is made of a weldable material is provided. The joining element is inserted mechanically into the first component in the overlapping section with a cutting-capable second longitudinal end of the shank section facing away from the head section until the shank section has penetrated the first component and the second longitudinal end of the shank section contacts the second component. Then, an electric welding current flow is realized through the joining member and the electrically conductive second member contacted by the second longitudinal end of the shaft portion, so that the second longitudinal end of the shaft portion and the second member are welded together by resistance welding.

Da bei diesem Fügeverfahren das Fügeelement mechanisch schneidend durch das erste Bauteil hindurchgetrieben wird, muss einerseits das Fügeelement eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, um der Schneidbelastung standzuhalten, und dürfen andererseits eine von dem Fügeelement zu durchdringende Dickenabmessung und eine Festigkeit des ersten Bauteils nicht zu groß sein, um die Schneidbelastung für das Fügeelement nicht zu groß werden zu lassen. Since in this joining process the joining element is driven through the first component in a mechanically cutting manner, on the one hand the joining element must have sufficient mechanical strength to withstand the cutting load, and on the other hand not be too large a thickness dimension to be penetrated by the joining element and a strength of the first component in order not to let the cutting load for the joining element become too large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fügesystem bereitzustellen, mit dem das Zusammenfügen zweier insbesondere plattenförmiger elektrisch leitfähiger Bauteile erleichtert wird.The invention has for its object to provide a joining system with which the assembly of two particular plate-shaped electrically conductive components is facilitated.

Dies wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1, einem Fügeelement gemäß Anspruch 6 und einem Fügeteil gemäß Anspruch 10 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This is achieved by a method according to claim 1, a joining element according to claim 6 and a joining part according to claim 10. Further developments of the invention are defined in the dependent claims.

In dem Fügesystem gemäß der Erfindung wird ein Verfahren (im Folgenden Fügeverfahren) zum Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile bereitgestellt, wobei elektrisch leitfähige erste und zweite Bauteile so angeordnet werden, dass diese sich zumindest in einem Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappen.In the joining system according to the invention, a method (joining method in the following) for joining at least two components is provided, wherein electrically conductive first and second components are arranged such that they overlap each other at least in an overlapping section.

Die ersten und zweiten Bauteile sind bevorzugt aus Metall hergestellt, so dass sie jeweils elektrisch leitfähig sind. Noch bevorzugter sind die beiden Bauteile jeweils als Metallblech ausgebildet und werden zum Zusammenfügen flächig übereinander insbesondere aufeinander angeordnet, so dass sich die beiden Bauteile im zusammenzufügenden Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappen. Das erste Bauteil ist bevorzugt aus einem Nichteisenmetall bzw. Leichtmetall wie insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder Magnesium oder einer Magnesiumlegierung hergestellt. Das zweite Bauteil ist bevorzugt aus einem Eisenmetall wie insbesondere Stahl hergestellt. Noch bevorzugter ist das zweite Bauteil aus einem Eisen-Mangan-Stahl (FeMn-Stahl) hergestellt. Das zweite Bauteil bildet bevorzugt ein Basisblech, wohingegen das erste Bauteil bevorzugt ein Deckblech bildet.The first and second components are preferably made of metal, so that they are each electrically conductive. More preferably, the two components are each formed as a metal sheet and are arranged one above the other to fit together one above the other in particular, so that overlap the two components in the overlapping overlapping section. The first component is preferably made of a non-ferrous metal or light metal such as in particular aluminum or an aluminum alloy or Magnesium or a magnesium alloy produced. The second component is preferably made of a ferrous metal, in particular steel. More preferably, the second component is made of an iron-manganese steel (FeMn steel). The second component preferably forms a base plate, whereas the first component preferably forms a cover plate.

Nach dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird ein elektrisch leitfähiges Fügeelement mit einem Schaftabschnitt und einem an einem ersten Längsende des Schaftabschnitts vorgesehenen Kopfabschnitt, d.h. mit einer vordefinierten bestimmten Form bzw. Geometrie, so bereitgestellt, dass ein dem Kopfabschnitt abgewandtes zweites Längsende des Schaftabschnitts im Überlappungsabschnitt in Kontaktanlage an das erste Bauteil gedrückt wird. Bevorzugt besteht das Fügeelement aus Stahl.According to the joining method according to the invention, an electrically conductive joining element is provided with a shank portion and a head portion provided at a first longitudinal end of the shank portion, i. with a predefined specific shape or geometry, provided such that a second longitudinal end of the shaft section facing away from the head section in the overlapping section is pressed against the first component in contact contact. Preferably, the joining element consists of steel.

Nach dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird ein elektrischer Anfangsstromfluss durch das Fügeelement und das erste Bauteil hindurch realisiert, so dass das erste Bauteil im Kontaktbereich zum Fügeelement fließfähig gemacht wird. Der Schaftabschnitt wird – insbesondere ohne eine Verformung oder Geometrieänderung des Schaftabschnitts – durch den fließfähig gemachten Kontaktbereich des ersten Bauteils hindurchgedrückt, bis das zweite Längsende des Schaftabschnitts in Kontaktanlage an dem zweiten Bauteil gelangt. Anschließend wird ein elektrischer Schweißstromfluss durch das insbesondere unverformte Fügeelement und das zweite Bauteil hindurch realisiert, so dass das zweite Längsende des Schaftabschnitts des Fügeelements und das zweite Bauteil durch Widerstandsschweißen miteinander verschweißt werden. Bevorzugt erfährt das Fügeelement während des gesamten Fügevorgangs bzw. Fügeverfahrens keine signifikante bzw. prozessrelevante Änderung seiner Form bzw. Geometrie.According to the joining method according to the invention, an initial electrical current flow is realized through the joining element and the first component, so that the first component is rendered fluid in the contact area to the joining element. The shank portion is pushed through the flowable contact area of the first component, in particular without any deformation or change in geometry of the shank portion, until the second longitudinal end of the shank portion comes into contact with the second component. Subsequently, an electrical welding current flow through the particular undeformed joining element and the second component is realized through, so that the second longitudinal end of the shaft portion of the joining element and the second component are welded together by resistance welding. The joining element preferably does not undergo any significant or process-relevant change in its shape or geometry during the entire joining process or joining process.

Nach dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird der Anfangsstromfluss so realisiert, dass dessen Stromstärke zu einem Endzeitpunkt des Anfangsstromflusses höher ist als zu einem Anfangszeitpunkt des Anfangsstromflusses. Mit dieser Steuerung der Stromstärke des Anfangsstromflusses wird ein plötzlicher Wärmeanstieg zwischen dem Schaftabschnitt des Fügeelements und der Oberfläche des ersten Bauteils vermieden, wodurch vorteilhaft Materialausspritzungen aus dem bevorzugt als Deckblech fungierenden ersten Bauteil reduziert werden können, während der Schaftabschnitt des Fügeelements durch das erste Bauteil hindurchgedrückt wird. Bevorzugt wird die Stromstärke des Anfangsstromflusses so gesteuert, dass das Material des ersten Bauteils im Kontaktbereich zum Fügeelement nicht verflüssigt, sondern nur in einen teigigen Zustand versetzt wird. Dadurch können Materialausspritzungen noch besser reduziert werden. Bevorzugt wird die Stromstärke des Anfangsstromflusses außerdem so gesteuert, dass das Fügeelement beim Hindurchdrücken durch das erste Bauteil keine Änderung seiner Form bzw. Geometrie erfährt. Im Ergebnis wird das Zusammenfügen der Bauteile erleichtert bzw. verbessert.According to the joining method of the present invention, the initial current flow is realized so that its current is higher at an end time of the initial current flow than at an initial time point of the initial current flow. With this control of the current intensity of the initial current flow, a sudden increase in heat between the shank portion of the joining element and the surface of the first component is avoided, whereby material ejections can advantageously be reduced from the first component preferably acting as a cover plate, while the shank portion of the joining element is forced through the first component , Preferably, the current intensity of the initial current flow is controlled so that the material of the first component is not liquefied in the contact area to the joining element, but is only put into a doughy state. This material ejections can be reduced even better. Preferably, the current strength of the initial current flow is also controlled so that the joining element undergoes no change in its shape or geometry when pressed by the first component. As a result, the assembly of the components is facilitated or improved.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens wird der Anfangsstromfluss so realisiert, dass dessen Stromstärke ausgehend vom Anfangszeitpunkt des Anfangsstromflusses bis zum Endzeitpunkt des Anfangsstromflusses kontinuierlich erhöht wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens wird der Anfangsstromfluss so realisiert, dass dessen Stromstärke ausgehend vom Anfangszeitpunkt des Anfangsstromflusses bis zum Endzeitpunkt des Anfangsstromflusses linear, insbesondere kontinuierlich linear, erhöht wird.According to one embodiment of the joining method according to the invention, the initial current flow is realized in such a way that its current intensity is continuously increased from the start time of the initial current flow to the end time of the initial current flow. According to a further embodiment of the joining method according to the invention, the initial current flow is realized in such a way that its current intensity is increased linearly, in particular continuously linearly, from the start time of the initial current flow to the end time of the initial current flow.

Gemäß noch einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens wird der Schweißstromfluss so realisiert, dass dessen Stromstärke höher ist als die Stromstärke des Anfangsstromflusses an dessen Endzeitpunkt. Bevorzugt wird der Schweißstromfluss so realisiert, dass dessen Stromstärke am Endzeitpunkt des Anfangsstromflusses impulsartig, insbesondere in der Art einer Rechteckfunktion, auf einen vorbestimmten Schweißstromwert eingestellt und der eingestellte Schweißstromwert über einen vorbestimmten Schweißzeitraum kontinuierlich beibehalten wird.According to yet another embodiment of the joining method according to the invention, the welding current flow is realized such that its current intensity is higher than the current intensity of the initial current flow at its end time. Preferably, the welding current flow is realized so that its current at the end time of the initial current flow pulse-like, in particular in the manner of a rectangular function, set to a predetermined welding current value and the set welding current value is maintained continuously over a predetermined welding period.

Bei dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird das fließfähig gemachte Material des ersten Bauteils vom zweiten Längsende des Schaftabschnitts des Fügeelements in Richtung der Fügeebene zwischen den ersten und zweiten Bauteilen gedrückt. Dadurch sammelt sich dieses Material vor Beginn des Schweißstromflusses um das zweite Längsende des Schaftabschnitts in der Fügeebene als Materialwulst an, bis das zweite Längsende des Schaftabschnitts die Oberfläche des zweiten Bauteils trifft. Mit Beginn des Schweißstromflusses entsteht ein hohes Maß an Wärme durch den insbesondere impulsartigen Stromstärkeanstieg. Dies führt dazu, dass die entstandene Materialwulst in der Fügeebene um das zweite Längsende des Schaftabschnitts verschmelzflüssigt wird, sodass die Materialwulst aus der Fügeebene teilweise weggespritzt wird. Dies führt in der Fügeebene zu einer Reduzierung eines Fügespaltes zwischen den ersten und zweiten Bauteilen.In the joining method according to the invention, the flowable material of the first component is pressed from the second longitudinal end of the shank portion of the joining element in the direction of the joining plane between the first and second components. As a result, this material collects before the beginning of the welding current flow around the second longitudinal end of the shaft portion in the joining plane as a material bead until the second longitudinal end of the shaft portion meets the surface of the second component. With the beginning of the welding current flow, a high degree of heat is created by the particularly pulse-like increase in current. As a result, the resulting bulge of material in the joining plane is melted around the second longitudinal end of the shaft section, so that the bead of material is partially sprayed away from the joining plane. In the joining plane, this leads to a reduction of a joint gap between the first and second components.

In dem Fügesystem gemäß der Erfindung wird auch ein Fügeelement zum insbesondere mittels Widerstandsschweißens Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile bereitgestellt. Die mindestens zwei Bauteile sind bevorzugt wie die oben im Rahmen des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens beschriebenen ersten und zweiten Bauteile ausgebildet, und das erfindungsgemäße Fügeelement dient bevorzugt zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren in jeder beliebigen seiner Ausführungsformen.In the joining system according to the invention, a joining element is also provided for joining together at least two components, in particular by means of resistance welding. The at least two components are preferred as the first and second components described above in the context of the joining method according to the invention formed, and the joining element according to the invention is preferably used for the joining method according to the invention in any of its embodiments.

Das erfindungsgemäße Fügelement weist einen Schaftabschnitt und einen Kopfabschnitt auf, der an einem Längsende des Schaftabschnitts vorgesehen ist, wobei das Fügeelement aus einem elektrisch leitfähigen Material wie insbesondere Stahl hergestellt ist.The pad element according to the invention has a shaft section and a head section, which is provided at a longitudinal end of the shaft section, wherein the joining element is made of an electrically conductive material, in particular steel.

Das erfindungsgemäße Fügelement weist außerdem eine Materialaufnahmestruktur auf, die sich um einen gesamten Umfang des Schaftabschnitts erstreckt mit einer Mehrzahl von Vertiefungen, die sich in einer an den Schaftabschnitt angrenzenden Bauteilanlagefläche des Kopfabschnitts voneinander abgegrenzt aufgereiht jeweils teilumfänglich erstrecken. Die Vertiefungen der Materialaufnahmestruktur sind radialinnenseitig jeweils durch den Schaftabschnitt begrenzt, wobei an jeder Grenze zwischen umfänglich des Schaftabschnitts zueinander benachbarten Vertiefungen im Rahmen der Materialaufnahmestruktur eine Rippe vorgesehen ist. Jede der Rippen der Materialaufnahmestruktur erstreckt sich radial und insbesondere bündig zur Bauteilanlagefläche, so dass sie den Kopfabschnitt mit dem Schaftabschnitt verbindet, und begrenzt die an der Rippe zueinander benachbarten Vertiefungen umfänglich, d.h. in Umfangsrichtung des Schaftabschnitts. Die erfindungsgemäße Materialaufnahmestruktur mit den Rippen und den Vertiefungen kann z.B. erodiert oder mit einem Werkzeug eingeschlagen werden.The pad member according to the invention also has a material receiving structure which extends around an entire circumference of the shaft portion with a plurality of depressions, which are lined up in a spaced-apart manner in a component contact surface of the head portion adjoining the shaft portion. The depressions of the material-receiving structure are bounded on the radial inside each by the shaft portion, wherein a rib is provided at each boundary between circumferentially of the shaft portion mutually adjacent depressions in the context of the material receiving structure. Each of the ribs of the material receiving structure extends radially and in particular flush with the component abutment surface so as to connect the head portion to the stem portion and circumferentially bounds the recesses adjacent to each other at the rib. in the circumferential direction of the shaft portion. The material receiving structure according to the invention with the ribs and the depressions can e.g. eroded or hammered with a tool.

Beim erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird das fließfähig gemachte Material des ersten Bauteils durch das Einschmelzen des Fügeelements einerseits direkt in die Fügeebene gepresst und dort dann durch den Schweißstromfluss schmelzflüssig verteilt, um den Fügespalt zu verkleinern. Andererseits kann das fließfähig gemachte Material des ersten Bauteils durch das Einschmelzen des Fügeelements auch entlang des Schaftabschnitts des Fügeelements in Richtung zu dessen Kopfabschnitt hin verdrängt werden, so dass der Fügespalt verkleinert wird. Um dieses Material aufnehmen zu können, kann in der an den Schaftabschnitt angrenzenden Bauteilanlagefläche des Kopfabschnitts eine vollumfängliche Vertiefung einer Materialaufnahmestruktur vorgesehen sein, wobei die Vertiefung radialinnenseitig durch den Schaftabschnitt begrenzt ist. Diese vollumfängliche Vertiefung kann z.B. als Ringnut in der Bauteilanlagefläche ausgebildet sein. Allerdings wurde in Untersuchungen festgestellt, dass eine solche vollumfängliche Vertiefung eine erhöhte Kerbbruchanfälligkeit am Kopfabschnitt zur Folge hat, was zu einer ungewünschten Verformung oder zum Brechen des Kopfabschnitts beim in die Bauteile Einbringen des Fügelements führen kann. In the joining method according to the invention, the flowable material of the first component is pressed by the melting of the joining element on the one hand directly into the joining plane and then there distributed molten by the welding current flow to reduce the joint gap. On the other hand, the meltable material of the first component can also be displaced along the shaft section of the joining element in the direction of its head section as a result of the melting of the joining element, so that the joint gap is reduced. In order to be able to absorb this material, a full circumferential recess of a material receiving structure can be provided in the component abutment surface of the head section adjoining the shank section, the depression being bounded on the inside by the shaft section. This full depression may e.g. be formed as an annular groove in the component contact surface. However, it has been found in investigations that such a full depression results in an increased susceptibility to breakage at the head section, which can lead to undesired deformation or to breakage of the head section when introducing the pad into the components.

Bei dem erfindungsgemäßen Fügelement sind die mehreren jeweils teilumfänglichen Vertiefungen, welche jeweils voneinander abgegrenzt aufgereiht sind, und die Rippen an den Grenzen zwischen den zueinander benachbarten Vertiefungen vorgesehen. Jede der Rippen erstreckt sich radial und insbesondere bündig zur Bauteilanlagefläche, so dass sie den Kopfabschnitt mit dem Schaftabschnitt verbindet, und begrenzt die an der Rippe zueinander benachbarten Vertiefungen umfänglich. Die segmentierenden Rippen wirken somit als Verstärkungen für den Kopfabschnitt des Fügeelements. In Untersuchungen wurde festgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Materialaufnahmestruktur die Kerbbruchanfälligkeit am Kopfabschnitt signifikant reduziert ist und Kopfzugfestigkeiten analog zu Fügeelementköpfen ohne Vertiefung erzielt werden. Eine ungewünschte Verformung oder ein Brechen des Kopfabschnitts des erfindungsgemäßen Fügeelements beim in die Bauteile Einbringen dessen konnte nicht festgestellt werden. Beim erfindungsgemäßen Fügeverfahren kann das fließfähig gemachte Material des ersten Bauteils entlang des Schaftabschnitts des erfindungsgemäßen Fügeelements in die mehreren jeweils teilumfänglichen Vertiefungen hineinfließen und somit der Fügespalt um bis zu 70 Prozent gegenüber einem Fügeelement ohne Materialaufnahmestruktur reduziert werden. Im Ergebnis wird das Zusammenfügen der Bauteile erleichtert bzw. verbessert.In the pad element of the invention, the plurality of each partially circumferential recesses, which are each lined up delimited, and the ribs are provided at the boundaries between the mutually adjacent recesses. Each of the ribs extends radially and in particular flush with the component abutment surface so that it connects the head portion with the shank portion, and circumferentially bounds the recesses adjacent to each other at the rib. The segmenting ribs thus act as reinforcements for the head portion of the joining element. In investigations, it was found that the notch susceptibility to breakage at the head portion is significantly reduced by the material receiving structure according to the invention and head tensile strengths are achieved analogous to joining element heads without recess. An undesirable deformation or breakage of the head portion of the joining element according to the invention when introducing into the components could not be determined. In the joining method according to the invention, the flowable material of the first component can flow along the shank portion of the joining element according to the invention into the plurality of each partially circumferential depressions and thus the joint gap can be reduced by up to 70 percent compared to a joining element without material receiving structure. As a result, the assembly of the components is facilitated or improved.

Gemäß Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fügeelements können die Vertiefungen mit zueinander identischer Form und Abmessung ausgebildet sein. Außerdem können die Vertiefungen jeweils kreisbogenförmig ausgebildet sein und kreisringförmig um den Umfang des Schaftabschnitts aufgereiht sein.According to embodiments of the joining element according to the invention, the depressions may be formed with identical shape and dimension. In addition, the recesses may each be formed in a circular arc and be lined up in an annular ring around the circumference of the shaft portion.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeelements ist in einem durch den Kopfabschnitt und den Schaftabschnitt verlaufenden Mittellängsschnitt des Fügeelements gesehen der Kopfabschnitt zylindrisch bzw. als Flachkopf ausgebildet oder konisch zum Schaftabschnitt zulaufend bzw. als Senkkopf ausgebildet. Bei der Flachkopfvariante kann das Fügeelement in der Tiefe soweit verschweißt werden, dass die Bauteilanlagefläche bündig mit der Oberfläche des ersten Bauteils abschließt. Außerdem können mit der Flachkopfvariante hohe Kopfzugfestigkeiten erreicht werden. Bei der Senkkopfvariante schließt vorteilhaft die Oberseite des Kopfabschnitts bündig mit der Oberfläche des ersten Bauteils ab.According to a further embodiment of the joining element according to the invention, the head section is cylindrical or formed as a flat head in a center longitudinal section of the joining element extending through the head section and the shank section, or tapering towards the shank section or as a countersunk head. In the flat head variant, the joining element can be welded in depth to the extent that the component abutment surface is flush with the surface of the first component. In addition, high head tensile strengths can be achieved with the flat head variant. In the countersunk variant, the upper side of the head section advantageously ends flush with the surface of the first component.

Bevorzugt ist der Kopfabschnitt im Querschnitt kreisrund ausgebildet. Dabei kann der Kopfabschnitt an einem dem Schaftabschnitt abgewandten Längsende dessen einen Durchmesser in einem Bereich von 3 mm bis 20 mm haben.Preferably, the head portion is circular in cross section. In this case, the head portion at a shaft portion remote longitudinal end of which have a diameter in a range of 3 mm to 20 mm.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeelements ist das dem Kopfabschnitt abgewandte andere bzw. zweite Längsende des Schaftabschnitts mit einem Plateau versehen, das eine stirnseitige Endfläche zum Kontaktieren der Bauteile bildet. Das Plateau am kontaktierenden Längsende des Schaftabschnitts erleichtert das Durchschmelzen und Verschweißen zwischen dem Fügeelement und den Bauteilen. Außerdem dient das Plateau der Reduzierung von Materialausspritzungen aus dem ersten Bauteil, während der Schaftabschnitt des Fügeelements durch das erste Bauteil hindurchgedrückt wird, da durch das Plateau die Wärmeeinbringung gleichmäßig auf die Plateaufläche verteilt wird.According to a further embodiment of the joining element according to the invention, the other or second longitudinal end of the shaft section facing away from the head section is provided with a plateau which forms an end face for contacting the components. The plateau at the contacting longitudinal end of the shaft portion facilitates the melting and welding between the joining element and the components. In addition, the plateau serves to reduce material ejections from the first component, while the shank portion of the joining element is pushed through the first component, since the heat input is distributed uniformly on the plateau surface by the plateau.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeelements ist der Schaftabschnitt kreiszylindrisch mit einem Durchmesser in einem Bereich von 3 mm bis 10 mm ausgebildet. Bevorzugt weist der Schaftabschnitt an seinem dem Kopfabschnitt abgewandten Längsende zur Ausbildung des Plateaus eine Fase auf, so dass das Plateau einen Durchmesser in einem Bereich vom 0,5 mm bis 5 mm hat. Bevorzugt ist die Fase so ausgebildet, dass diese sich ausgehend vom Plateau um eine vorbestimmte Teillänge des Schaftabschnitts in Richtung zum Kopfabschnitt hin erstreckt, wobei die Teillänge des Schaftabschnitts bis zu 100 Prozent, insbesondere zwischen 10 Prozent und 30 Prozent, einer Gesamtlänge des Schaftabschnitts beträgt.According to a further embodiment of the joining element according to the invention, the shank portion is formed circular-cylindrical with a diameter in a range of 3 mm to 10 mm. Preferably, the shank portion at its longitudinal end remote from the head portion to form the plateau on a chamfer, so that the plateau has a diameter in a range of 0.5 mm to 5 mm. Preferably, the chamfer is formed so that it extends from the plateau by a predetermined partial length of the shaft portion in the direction of the head portion, wherein the partial length of the shaft portion is up to 100 percent, in particular between 10 percent and 30 percent, of an overall length of the shaft portion.

In dem Fügesystem gemäß der Erfindung wird auch bereitgestellt ein Fügeteil mit mindestens zwei elektrisch leitfähigen Bauteilen, die sich in einem Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappend angeordnet sind und über ein erfindungsgemäßes Fügeelement in jedweder seiner obigen Ausführungsformen im Überlappungsabschnitt zusammengefügt sind. Die mindestens zwei Bauteile sind bevorzugt wie die oben im Rahmen des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens beschriebenen ersten und zweiten Bauteile ausgebildet.In the joining system according to the invention, a joining part is also provided with at least two electrically conductive components, which are mutually overlappingly arranged in an overlapping section and joined together in the overlapping section via an inventive joining element in any of its above embodiments. The at least two components are preferably designed like the first and second components described above in the context of the joining method according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Fügeteil ist der Schaftabschnitt des Fügelements im Überlappungsabschnitt mittels elektrischem Stromflusses (Anfangsstromfluss) – insbesondere ohne Verformung des Schaftabschnitts – durch das eine Bauteil hindurchgeschmolzen, so dass der Schaftabschnitt das eine bzw. erste Bauteil durchdringt, und ist das dem Kopfabschnitt abgewandte Längsende des Schaftabschnitts mittels elektrischem Stromflusses (Schweißstromfluss) mit dem anderen bzw. zweiten Bauteil verschweißt. Bei dem erfindungsgemäßen Fügeteil sind das Fügeelement und das andere Bauteil aus dem gleichen Material hergestellt. Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Fügeteil mit dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren in jedweder seiner Ausführungsformen hergestellt.In the joining part according to the invention, the shank portion of the pad element in the overlapping section is melted through the one component by means of electrical current flow (initial current flow), in particular without deformation of the shaft section, so that the shaft section penetrates the one or first component, and is the longitudinal end of the head section facing away from the head section Shank portion welded by electrical current flow (welding current flow) with the other or second component. In the joining part according to the invention, the joining element and the other component are made of the same material. The joining part according to the invention is preferably produced with the joining method according to the invention in any of its embodiments.

Wie oben beschrieben, ist das eine bzw. erste Bauteil bevorzugt aus einem Nichteisenmetall bzw. Leichtmetall wie insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder Magnesium oder einer Magnesiumlegierung hergestellt. Das andere bzw. zweite Bauteil ist bevorzugt aus einem Eisenmetall wie insbesondere Stahl hergestellt. Noch bevorzugter ist das andere bzw. zweite Bauteil aus einem Eisen-Mangan-Stahl (FeMn-Stahl) hergestellt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Fügeteil ist somit das Fügeelement ebenfalls bevorzugt aus einem Eisenmetall wie insbesondere Stahl und noch bevorzugter aus einem Eisen-Mangan-Stahl (FeMn-Stahl) hergestellt.As described above, the one or first component is preferably made of a non-ferrous metal or light metal, in particular aluminum or an aluminum alloy or magnesium or a magnesium alloy. The other or second component is preferably made of a ferrous metal, in particular steel. More preferably, the other or second component is made of an iron-manganese steel (FeMn steel). According to the joining part according to the invention, therefore, the joining element is also preferably made of a ferrous metal such as in particular steel and more preferably made of an iron-manganese steel (FeMn steel).

Aus Untersuchungen zu den Materialeigenschaften der ersten und zweiten Bauteile ging hervor, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten von FeMn-Stahl und z.B. Aluminium und dessen Legierungen annähernd auf gleichem Niveau sind. Folglich würde ein Spannungsaufbau bzw. ein Verzug der Bauteile, wie es bei konventionellen Stahl-Aluminium-Mischbauverbindungen der Fall sein kann, hier nicht zum Tragen kommen. Wenn dann auch für das Fügeelement ein FeMn-Stahl verwendet wird, kann somit die Problematik von Spannungsaufbau vermieden werden und kann die Fügeverbindung der beiden Bauteile als festigkeitsgebend ausgeführt werden. Im Ergebnis wird das Zusammenfügen der Bauteile erleichtert bzw. verbessert.Examination of the material properties of the first and second components revealed that the thermal expansion coefficients of FeMn steel and e.g. Aluminum and its alloys are approximately at the same level. Consequently, a stress build-up or a distortion of the components, as may be the case in conventional steel-aluminum composite construction, would not come into play here. If a FeMn steel is then also used for the joining element, the problem of stress build-up can thus be avoided, and the joint connection of the two components can be designed as strength-giving. As a result, the assembly of the components is facilitated or improved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeteils hat der Schaftabschnitt des Fügelements eine Gesamtlänge, die mindestens 0,2 mm bis 0,3 mm größer als eine Dickenabmessung des einen bzw. ersten Bauteils in dessen Durchdringungsrichtung ist. Mit dieser Dimensionierung der Gesamtlänge des Schaftabschnitts wird nach Durchdringung des ersten Bauteils und Kontaktierung des zweiten Bauteils durch den Schaftabschnitt ein Überstand sichergestellt, welcher eine ausreichende Eindringtiefe des Schaftabschnitts in das zweite Bauteil und damit eine ausreichende Fügefestigkeit sicherstellt. Bevorzugt wird die Gesamtlänge des Schaftabschnitts größer bemessen wird wie die Dickenabmessung des einen bzw. ersten Bauteils in dessen Durchdringungsrichtung zunimmt. Dies ist der Erkenntnis geschuldet, dass mit steigender Dickenabmessung des einen bzw. ersten Bauteils auch die in die Fügeebene verdrängte Materialmenge zunimmt.According to a further embodiment of the joining part according to the invention, the shank portion of the pad member has an overall length that is at least 0.2 mm to 0.3 mm larger than a thickness dimension of the one or first component in its penetration direction. With this dimensioning of the overall length of the shaft portion, a protrusion is ensured after penetration of the first component and contacting of the second component by the shaft portion, which ensures a sufficient penetration depth of the shaft portion into the second component and thus a sufficient joint strength. Preferably, the total length of the shaft portion is sized larger as the thickness dimension of the one or first component increases in the direction of penetration. This is due to the fact that as the thickness dimension of the one or the first component increases, the amount of material displaced into the joining plane also increases.

Schließlich bleibt zu erwähnen, dass in dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren ein erfindungsgemäßes Fügeelement in jedweder seiner Ausführungsformen bereitgestellt und als Fügeelement verwendet werden kann.Finally, it should be mentioned that in the joining method according to the invention an inventive joining element can be provided in any of its embodiments and used as a joining element.

Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können. The invention expressly extends to such embodiments, which are not given by combinations of features of explicit back references of the claims, whereby the disclosed features of the invention - as far as is technically feasible - can be combined with each other.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.In the following, the invention will be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying figures.

1 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des Ablaufs eines Verfahrens zum Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a view for explaining the sequence of a method for joining at least two components according to an embodiment of the invention.

2 zeigt in (a) eine Seitenansicht und in (b) eine perspektivische Ansicht eines Fügeelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 shows in (a) a side view and in (b) is a perspective view of a joining element according to an embodiment of the invention.

3 zeigt in (a) eine Seitenansicht und in (b) eine perspektivische Ansicht eines Fügeelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 3 shows in (a) a side view and in (b) a perspective view of a joining element according to another embodiment of the invention.

4 zeigt in (a) eine perspektivische Ansicht, in (b) eine Stirnansicht und in (c) eine seitliche Teilschnittansicht eines Fügeelements gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung. 4 shows in (a) a perspective view, in (b) an end view and in (c) a partial side sectional view of a joining element according to another embodiment of the invention.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erfindungsgemäße Ausführungsformen eines Fügesystems zum Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile B1, B2 beschrieben werden.The following are with reference to the 1 to 4 Embodiments of a joining system according to the invention for joining at least two components B1, B2 are described.

Wie in 1 gezeigt, umfasst das Fügesystem eine Fügeeinrichtung 1 (nicht vollständig dargestellt) zum Zusammenfügen der mindestens zwei Bauteile B1, B2. Die Fügeeinrichtung 1 kann z.B. als eine Schweißzange ausgebildet sein, wie sie zum Widerstandspunktschweißen eingesetzt wird. Die Fügeeinrichtung 1 hat eine erste Elektrode 2 und eine zweite Elektrode 3 und eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt) zum mechanischen und elektrischen Steuern der Fügeeinrichtung 1. Die erste Elektrode 2 und die zweite Elektrode 3 sind einander gegenüberliegend angeordnet und in einer Arbeitsrichtung R1 relativ zueinander verfahrbar, so dass die beiden Elektroden 2, 3 gesteuert durch die Steuervorrichtung über nicht dargestellte Antriebsmittel auseinanderfahrbar und zusammenfahrbar sind. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, zum Zusammenfügen der beiden Bauteile B1, B2 die ersten und zweiten Elektroden 2, 3 gesteuert mit elektrischem Strom zu beaufschlagen, wie in 1 durch die Symbole "+" und "–" angedeutet.As in 1 shown, the joining system comprises a joining device 1 (not fully shown) for joining the at least two components B1, B2. The joining device 1 may be formed, for example, as a welding tongs, as used for resistance spot welding. The joining device 1 has a first electrode 2 and a second electrode 3 and a control device (not shown) for mechanically and electrically controlling the joining device 1 , The first electrode 2 and the second electrode 3 are arranged opposite one another and can be moved relative to one another in a working direction R1, so that the two electrodes 2 . 3 controlled by the control device by means not shown drive means can be moved apart and moved together. The control device is set up for joining the two components B1, B2, the first and second electrodes 2 . 3 controlled to apply electric current, as in 1 indicated by the symbols "+" and "-".

Mit der Fügeeinrichtung 1 ist im Rahmen des Fügesystems ein Verfahren (im Folgenden Fügeverfahren genannt) zum Zusammenfügen der mindestens zwei Bauteile B1, B2 durchführbar, um im Rahmen des Fügesystems ein Fügeteil FT mit den mindestens zwei Bauteilen B1, B2 herzustellen. In dem Fügeverfahren kommt im Rahmen des Fügesystems zur Herstellung des Fügeteils FT ein Fügeelement 10.1, 10.2, 10.3 zum Einsatz, welches in mehreren erfindungsgemäßen Ausführungsformen in den 2 bis 4 gezeigt ist und welches allgemein (wie in 1) mit dem Bezugszeichen "10" bezeichnet ist.With the joining device 1 is in the context of the joining system, a method (hereinafter joining method) for joining the at least two components B1, B2 feasible to produce in the context of the joining system a joining part FT with the at least two components B1, B2. In the joining process comes in the context of the joining system for the production of the joining part FT a joining element 10.1 . 10.2 . 10.3 used in several embodiments of the invention in the 2 to 4 is shown and which generally (as in 1 ) is designated by the reference numeral "10".

Die beiden Bauteile B1, B2 sind elektrisch leitfähig und bevorzugt aus Metall hergestellt. Die beiden Bauteile B1, B2 sind außerdem bevorzugt jeweils plattenförmig und insbesondere jeweils als Metallblech ausgebildet. Ein erstes Bauteil B1 der beiden Bauteile B1, B2 ist bevorzugt aus einem Nichteisenmetall bzw. Leichtmetall wie insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder Magnesium oder einer Magnesiumlegierung hergestellt. Ein zweites Bauteil B2 der beiden Bauteile B1, B2 ist bevorzugt aus einem Eisenmetall wie insbesondere Stahl hergestellt. Noch bevorzugter ist das zweite Bauteil B2 aus einem Eisen-Mangan-Stahl (FeMn-Stahl) hergestellt. In dem Fügeteil FT bildet das zweite Bauteil B2 bevorzugt ein Basisblech, wohingegen das erste Bauteil B1 bevorzugt ein Deckblech in dem Fügeteil FT bildet.The two components B1, B2 are electrically conductive and preferably made of metal. The two components B1, B2 are also preferably each plate-shaped and in particular each formed as a metal sheet. A first component B1 of the two components B1, B2 is preferably made of a non-ferrous metal or light metal, in particular aluminum or an aluminum alloy or magnesium or a magnesium alloy. A second component B2 of the two components B1, B2 is preferably made of a ferrous metal, in particular steel. More preferably, the second component B2 is made of iron-manganese steel (FeMn steel). In the joining part FT, the second component B2 preferably forms a base plate, whereas the first component B1 preferably forms a cover plate in the joining part FT.

Das ebenfalls elektrisch leitfähige Fügeelement 10 dient zum mittels Widerstandsschweißens Zusammenfügen der mindestens zweie Bauteile B1, B2 und besteht aus einem metallischen Werkstoff, der eine ausreichend hohe Festigkeit und Schmelztemperatur sowie eine gute schweißmetallurgische Verträglichkeit mit dem Werkstoff des zweiten Bauteils B2 aufweist. Das Fügeelement 10 weist einen Schaftabschnitt und einen Kopfabschnitt auf, der an einem ersten Längsende des Schaftabschnitts vorgesehen ist und der einen gegenüber dem Schaftabschnitt vergrößerten Umfang bzw. Außendurchmesser hat.The likewise electrically conductive joining element 10 is used for joining by means of resistance welding joining the at least two components B1, B2 and consists of a metallic material which has a sufficiently high strength and melting temperature and good weld metallurgical compatibility with the material of the second component B2. The joining element 10 has a shank portion and a head portion provided at a first longitudinal end of the shank portion and having a periphery larger than the shank portion.

In 2 ist eine Ausführungsform des Fügelements 10 in Form eines Fügeelements 10.1 gezeigt, welches in Form eines Niets ausgebildet ist. Genauer weist dieses Fügeelement 10.1 einen Schaftabschnitt 11 und einen Kopfabschnitt 12 auf, der an ein erstes Längsende 11a des Schaftabschnitts 11 angeformt ist. Der Kopfabschnitt 12 und der Schaftabschnitt 11 sind im Querschnitt jeweils kreisrund und außerdem jeweils zylindrisch ausgebildet. Der Kopfabschnitt 12, welcher in einem durch das Fügeelement 10.1 verlaufenden Mittellängsschnitt gesehen eine zylindrische Form hat, ist somit als Flachkopf ausgebildet.In 2 is an embodiment of the pad 10 in the form of a joining element 10.1 shown, which is in the form of a rivet. More precisely, this joining element 10.1 a shaft portion 11 and a head section 12 on, at a first longitudinal end 11a of the shaft portion 11 is formed. The head section 12 and the shaft portion 11 are each circular in cross-section and also each cylindrical. The head section 12 , which in one through the joining element 10.1 Seen extending central longitudinal section has a cylindrical shape, is thus formed as a flat head.

Der Kopfabschnitt 12 weist durchgehend und insbesondere auch an einem dem Schaftabschnitt 11 abgewandten Längsende 12b dessen einen Außendurchmesser DKA in einem Bereich von 3 mm bis 20 mm auf. Der Schaftabschnitt 11 weist einen Außendurchmesser DSA in einem Bereich von 3 mm bis 10 mm auf. Der Schaftabschnitt 11 weist an einem dem Kopfabschnitt 12 abgewandten zweiten Längsende 11b dessen zur Ausbildung eines Plateaus P eine Fase F auf, so dass das Plateau P einen Durchmesser in einem Bereich vom 0,5 mm bis 5 mm hat. Bevorzugt ist die Fase F so ausgebildet, dass diese sich ausgehend vom Plateau P um eine vorbestimmte Teillänge des Schaftabschnitts 11 in Richtung zum Kopfabschnitt 12 hin erstreckt, wobei die Teillänge des Schaftabschnitts 11 bis zu 100 Prozent einer Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11 betragen kann. Bevorzugt beträgt die Teillänge des Schaftabschnitts 11 zwischen 10 Prozent und 30 Prozent, insbesondere zwischen 10 Prozent und 20 Prozent, der Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11.The head section 12 has continuous and in particular also on a shaft portion 11 opposite longitudinal end 12b one of them Outside diameter DKA in a range of 3 mm to 20 mm. The shaft section 11 has an outer diameter DSA in a range of 3 mm to 10 mm. The shaft section 11 points to one of the head section 12 facing away from the second longitudinal end 11b of which to form a plateau P a chamfer F, so that the plateau P has a diameter in a range of 0.5 mm to 5 mm. Preferably, the chamfer F is formed so that this starting from the plateau P by a predetermined partial length of the shaft portion 11 towards the head section 12 extends, wherein the partial length of the shaft portion 11 up to 100 percent of a total length of the shaft portion 11 can amount. Preferably, the partial length of the shaft portion 11 between 10 percent and 30 percent, in particular between 10 percent and 20 percent, of the total length of the shaft portion 11 ,

In 3 ist eine andere Ausführungsform des Fügelements 10 in Form eines Fügeelements 10.2 gezeigt, welches in Form eines Niets ausgebildet ist. Genauer weist dieses Fügeelement 10.2 den Schaftabschnitt 11 und einen Kopfabschnitt 13 auf, der an das erste Längsende 11a des Schaftabschnitts 11 angeformt ist. Der Kopfabschnitt 13 und der Schaftabschnitt 11 sind im Querschnitt jeweils kreisrund ausgebildet. Der Schaftabschnitt 11 ist außerdem wieder zylindrisch ausgebildet. Der Kopfabschnitt 13 ist in einem durch das Fügeelement 10.2 verlaufenden Mittellängsschnitt gesehen konisch zum Schaftabschnitt 11 hin zulaufend geformt bzw. als Senkkopf ausgebildet.In 3 is another embodiment of the pad 10 in the form of a joining element 10.2 shown, which is in the form of a rivet. More precisely, this joining element 10.2 the shaft section 11 and a head section 13 on, at the first longitudinal end 11a of the shaft portion 11 is formed. The head section 13 and the shaft portion 11 are each formed circular in cross section. The shaft section 11 is also cylindrical again. The head section 13 is in one through the joining element 10.2 extending central longitudinal section seen conically to the shaft portion 11 tapered or formed as a countersunk head.

Der Kopfabschnitt 13 weist an einem dem Schaftabschnitt 11 abgewandten Längsende 13b dessen einen Außendurchmesser DKA in einem Bereich von 4 mm bis 20 mm auf. Der Schaftabschnitt 11 weist wieder einen Außendurchmesser DSA in einem Bereich von 3 mm bis 10 mm auf. Der Schaftabschnitt 11 weist an seinem dem Kopfabschnitt 13 abgewandten zweiten Längsende 11b wieder zur Ausbildung des Plateaus P die Fase F auf, so dass das Plateau P einen Durchmesser in einem Bereich vom 0,5 mm bis 5 mm hat. Bevorzugt ist die Fase F wieder so ausgebildet, dass diese sich ausgehend vom Plateau P um die vorbestimmte Teillänge des Schaftabschnitts 11 in Richtung zum Kopfabschnitt 13 hin erstreckt, wobei die Teillänge des Schaftabschnitts 11 bis zu 100 Prozent der Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11 betragen kann. Bevorzugt beträgt die Teillänge des Schaftabschnitts 11 wieder zwischen 10 Prozent und 30 Prozent, insbesondere zwischen 10 Prozent und 20 Prozent, der Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11.The head section 13 points at a shaft portion 11 opposite longitudinal end 13b of which an outer diameter DKA in a range of 4 mm to 20 mm. The shaft section 11 again has an outer diameter DSA in a range of 3 mm to 10 mm. The shaft section 11 indicates at its the head section 13 facing away from the second longitudinal end 11b again to form the plateau P, the chamfer F, so that the plateau P has a diameter in a range of 0.5 mm to 5 mm. Preferably, the chamfer F is again formed so that it starts from the plateau P by the predetermined partial length of the shaft portion 11 towards the head section 13 extends, wherein the partial length of the shaft portion 11 up to 100 percent of the total length of the shaft section 11 can amount. Preferably, the partial length of the shaft portion 11 again between 10 percent and 30 percent, in particular between 10 percent and 20 percent, of the total length of the shaft portion 11 ,

Die in den 2 und 3 gezeigten Fügeelemente 10.1, 10.2 bilden Grundformen für das erfindungsgemäße Fügeelement 10. Dabei bildet das Plateau P eine stirnseitige Endfläche des Fügeelements 10 zum elektrischen Kontaktieren der Bauteile B1, B2. The in the 2 and 3 shown joining elements 10.1 . 10.2 form basic shapes for the joining element according to the invention 10 , In this case, the plateau P forms an end face of the joining element 10 for electrically contacting the components B1, B2.

Nun werden unter Bezugnahme auf 1 Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens zum Zusammenfügen der mindestens zwei Bauteile B1, B2 beschrieben. Gemäß dem Fügeverfahren werden die mindestens zwei Bauteile B1, B2 bereitgestellt sowie flächig übereinander und insbesondere aufeinander angeordnet, so dass sich die beiden Bauteile B1, B2 in einem zusammenzufügenden Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappen, wie in Abbildung (a) von 1 gezeigt. Außerdem wird in dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren ein wie oben beschriebenes Fügeelement 10 bereitgestellt, d.h. mit einer vordefinierten bestimmten Form bzw. Geometrie, und so angeordnet, dass das dem Kopfabschnitt 12, 13 abgewandte zweite Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 im Überlappungsabschnitt in Kontaktanlage an eine dem zweiten Bauteil B2 abgewandte freie Seite des ersten Bauteils B1 gedrückt wird, wie in Abbildung (a) von 1 gezeigt.Now, referring to 1 Embodiments of the joining method according to the invention for joining the at least two components B1, B2 described. According to the joining method, the at least two components B1, B2 are provided and arranged one above the other and in particular one on top of the other, so that the two components B1, B2 overlap one another in an overlapping section to be joined together, as in (a) of FIG 1 shown. In addition, in the joining method according to the invention, a joining element as described above 10 provided, ie with a predefined specific shape or geometry, and arranged so that the head portion 12 . 13 opposite second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 is pressed in the overlapping portion in contact with a second side facing away from the second component B2 free side of the first component B1, as in Figure (a) of 1 shown.

Für diese Positionierung der Bauteile B1, B2 und des Fügeelements 10 sind die erste Elektrode 2 und die zweite Elektrode 3 gesteuert durch die Steuervorrichtung auseinanderfahrbar, um zwischen einander den zusammenzufügenden Überlappungsabschnitt der ersten und zweiten Bauteile B1, B2 und das Fügeelement 10 aufzunehmen. Die beiden Elektroden 2, 3 sind dann gesteuert durch die Steuervorrichtung zusammenfahrbar, um mit einem Kontaktierungsende der ersten Elektrode 2 unter Druckkraft eine am dem Schaftabschnitt 11 abgewandten Längsende 12b, 13b des Kopfabschnitts 12, 13 ausgebildete Elektrodenkontaktierungsfläche des Kopfabschnitts 12, 13 des positionierten Fügeelements 10 zu kontaktieren und mit einem Kontaktierungsende der zweiten Elektrode 3 als Gegenhalter eine dem ersten Bauteil B1 abgewandte freie Seite des zweiten Bauteils B2 zu kontaktieren, wie in Abbildung (a) von 1 und mit dem Zeitraum von t0 bis t1 in dem Strom-Zeit-Diagramm von 1 gezeigt.For this positioning of the components B1, B2 and the joining element 10 are the first electrode 2 and the second electrode 3 controlled by the control device diverge to between each other the mating overlapping portion of the first and second components B1, B2 and the joining element 10 take. The two electrodes 2 . 3 are then moved together under the control of the control device to contact with a contacting end of the first electrode 2 under pressure force on the shaft portion 11 opposite longitudinal end 12b . 13b of the head section 12 . 13 formed electrode contacting surface of the head portion 12 . 13 of the positioned joining element 10 to contact and with a contacting end of the second electrode 3 to contact as a counterholder a free side of the second component B2 facing away from the first component B1, as in FIG. (a) of FIG 1 and with the period from t0 to t1 in the current-time diagram of 1 shown.

Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, bei zusammengefahrenen Elektroden 2, 3 einen elektrischen Anfangsstromfluss ASF bzw. Vorimpuls durch das Fügeelement 10 und das erste Bauteil B1 hindurch zu realisieren. Genauer erfolgt der Anfangsstromfluss ASF durch die erste Elektrode 2, das positionierte Fügeelement 10, das erste Bauteil B1, das zweite Bauteil B2 und die zweite Elektrode 3 hindurch. Nach dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird demgemäß der elektrische Anfangsstromfluss ASF durch das Fügeelement 10 und das erste Bauteil B1 hindurch realisiert, so dass das erste Bauteil B1 im Kontaktbereich zum Fügeelement 10 fließfähig gemacht wird. Der Anfangsstromfluss ASF erfolgt in dem Zeitraum von t1 bis t2 in dem Strom-Zeit-Diagramm von 1.The control device is set up when the electrodes have moved together 2 . 3 an electrical initial current flow ASF or pre-pulse through the joining element 10 and realize the first component B1 therethrough. More specifically, the initial current flow ASF is through the first electrode 2 , the positioned joining element 10 , the first component B1, the second component B2 and the second electrode 3 therethrough. According to the joining method according to the invention, the electrical starting current flow ASF is accordingly produced by the joining element 10 and realized the first component B1, so that the first component B1 in the contact area to the joining element 10 is made flowable. The initial current flow ASF occurs in the period from t1 to t2 in the current-time diagram of FIG 1 ,

Gemäß dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird der Schaftabschnitt 11 des Fügeelements 10 mittels Druckkraft der ersten Elektrode 2, aber ohne eine Verformung oder Geometrieänderung des Schaftabschnitts 11, durch den fließfähig gemachten Kontaktbereich des ersten Bauteils B1 hindurchgedrückt, bis das zweite Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 in Kontaktanlage an dem zweiten Bauteil B2 gelangt, wie in Abbildung (b) von 1 gezeigt. According to the joining method according to the invention, the shaft portion 11 of the joining element 10 by pressing force of the first electrode 2 but without deformation or geometry change of the shaft portion 11 , Pressed through the flowable contact area of the first component B1, until the second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 comes in contact with the second component B2, as in Figure (b) of 1 shown.

Nachdem das zweite Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 das zweite Bauteil B2 kontaktiert hat, wie in Abbildung (b) von 1 gezeigt, wird ein elektrischer Schweißstromfluss SSF bzw. Ausschweißimpuls durch das Fügeelement 10 und das zweite Bauteil B2 hindurch realisiert, so dass das zweite Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 des Fügeelements 10 in das zweite Bauteil B2 eindringt, wie in Abbildung (c) von 1 gezeigt, und dann das zweite Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 und das zweite Bauteil B2 durch Widerstandsschweißen unter Ausbildung einer Schweißlinse SL miteinander verschweißt werden, wie in Abbildung (d) von 1 gezeigt. Der Schweißstromfluss SSF erfolgt in dem Zeitraum von t2 bis t3 in dem Strom-Zeit-Diagramm von 1. Das Fügeelement 10 erfährt während des gesamten Fügevorgangs bzw. Fügeverfahrens keine signifikante bzw. prozessrelevante Änderung seiner Form bzw. Geometrie.After the second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 has contacted the second component B2, as shown in Figure (b) of 1 is shown, an electric welding current flow SSF or Ausschweißimpuls by the joining element 10 and realized the second component B2, so that the second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 of the joining element 10 penetrates into the second component B2, as in Figure (c) of 1 shown, and then the second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 and the second member B2 are welded together by resistance welding to form a nugget SL, as shown in (d) of FIG 1 shown. The welding current flow SSF takes place in the period from t2 to t3 in the current-time diagram of FIG 1 , The joining element 10 experiences no significant or process-relevant change in its shape or geometry during the entire joining process or joining process.

Nach dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird der Anfangsstromfluss ASF mit einem solchen Verlauf seiner Stromstärke AI realisiert, dass die Stromstärke AI2 zum Endzeitpunkt t2 des Anfangsstromflusses ASF höher ist als die Stromstärke AI1 zum Anfangszeitpunkt t1 des Anfangsstromflusses ASF. Mit dieser Steuerung der Stromstärke AI des Anfangsstromflusses ASF wird ein plötzlicher Wärmeanstieg zwischen dem Schaftabschnitt 11 des Fügeelements 10 und der Oberfläche des ersten Bauteils B1 vermieden, wodurch vorteilhaft Materialausspritzungen aus dem ersten Bauteil B1 reduziert werden können, während der Schaftabschnitt 11 des Fügeelements 10 durch das erste Bauteil B1 hindurchgedrückt wird. Bevorzugt wird die Stromstärke AI des Anfangsstromflusses ASF so gesteuert, dass das Material des ersten Bauteils B1 im Kontaktbereich zum Fügeelement 10 nicht verflüssigt, sondern nur in einen teigigen Zustand versetzt wird. Bevorzugt wird die Stromstärke AI des Anfangsstromflusses ASF außerdem so gesteuert, dass das Fügeelement 10 beim Hindurchdrücken durch das erste Bauteil B1 keine Änderung seiner Form bzw. Geometrie erfährt.According to the joining method according to the invention, the initial current flow ASF is realized with such a course of its current AI that the current AI2 at the end time t2 of the initial current flow ASF is higher than the current AI1 at the start time t1 of the initial current flow ASF. With this control of the current AI of the initial current flow ASF, a sudden increase in heat between the shaft portion 11 of the joining element 10 and the surface of the first component B1 avoided, whereby advantageously material ejections can be reduced from the first component B1, while the shaft portion 11 of the joining element 10 is pushed through the first component B1. Preferably, the current intensity AI of the initial current flow ASF is controlled so that the material of the first component B1 in the contact region to the joining element 10 not liquefied, but is only put in a doughy state. Preferably, the current intensity AI of the initial current flow ASF is also controlled so that the joining element 10 when pressed through the first component B1 experiences no change in its shape or geometry.

In dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird der Anfangsstromfluss ASF insbesondere so realisiert, dass dessen Stromstärke AI ausgehend vom Anfangszeitpunkt t1 des Anfangsstromflusses ASF bis zum Endzeitpunkt t2 des Anfangsstromflusses ASF kontinuierlich erhöht wird. Bevorzugt wird der Anfangsstromfluss ASF so realisiert, dass dessen Stromstärke AI ausgehend vom Anfangszeitpunkt t1 bis zum Endzeitpunkt t2 linear, insbesondere kontinuierlich linear bzw. rampenförmig, erhöht wird, wie in dem Zeitraum von t1 bis t2 in dem Strom-Zeit-Diagramm von 1 gezeigt.In the joining method according to the invention, the initial current flow ASF is realized in particular in such a way that its current intensity AI is continuously increased starting from the starting time t1 of the initial current flow ASF until the end time t2 of the initial current flow ASF. The initial current flow ASF is preferably realized in such a way that its current intensity AI is increased linearly, in particular continuously linearly or ramp-shaped, starting from the starting time t1 to the end time t2, as in the period from t1 to t2 in the current-time diagram of FIG 1 shown.

Wie in dem Zeitraum von t2 bis t3 in dem Strom-Zeit-Diagramm von 1 gezeigt, wird nach dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren der Schweißstromfluss SSF so realisiert, dass dessen Stromstärke SI höher ist als die Stromstärke AI2 des Anfangsstromflusses ASF an dessen Endzeitpunkt t2. Insbesondere wird der Schweißstromfluss SSF so realisiert, dass dessen Stromstärke SI am Endzeitpunkt t2 des Anfangsstromflusses impulsartig, insbesondere in der Art einer Rechteckfunktion, auf einen vorbestimmten Schweißstromwert eingestellt und der eingestellte Schweißstromwert über einen vorbestimmten Schweißzeitraum von t2 bis t3 kontinuierlich beibehalten wird.As in the period from t2 to t3 in the current-time diagram of 1 shown, the welding current flow SSF is realized according to the joining method according to the invention so that its current SI is higher than the current strength AI2 of the initial flow ASF at its end time t2. In particular, the welding current flow SSF is realized such that its current SI at the end time t2 of the initial current flow is set to a predetermined welding current value in a pulse-like manner, in particular in the manner of a rectangular function, and the set welding current value is continuously maintained over a predetermined welding period from t2 to t3.

Bei dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird das fließfähig gemachte Material des ersten Bauteils B1 vom zweiten Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 des Fügeelements 10 in Richtung der Fügeebene E1 zwischen den ersten und zweiten Bauteilen B1, B2 gedrückt. Dadurch sammelt sich dieses Material vor Beginn des Schweißstromflusses SSF um das zweite Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 in der Fügeebene E1 als Materialwulst MW an, bis das zweite Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 die Oberfläche des zweiten Bauteils B2 trifft, wie in Abbildung (b) von 1 gezeigt.In the joining method according to the invention, the flowable material of the first component B1 is from the second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 of the joining element 10 pressed in the direction of the joining plane E1 between the first and second components B1, B2. As a result, this material accumulates around the second longitudinal end before the beginning of the welding current flow SSF 11b of the shaft portion 11 in the joining plane E1 as a material bead MW, until the second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 the surface of the second component B2 hits, as in Figure (b) of 1 shown.

Mit Beginn des Schweißstromflusses SSF entsteht ein hohes Maß an Wärme durch den impulsartigen Stromstärkeanstieg. Dies führt dazu, dass die entstandene Materialwulst MW in der Fügeebene E1 um das zweite Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 verschmelzflüssigt wird, sodass die Materialwulst MW aus der Fügeebene E1 teilweise weggespritzt wird. Dies führt in der Fügeebene E1 zu einer Reduzierung eines Fügespaltes S zwischen den ersten und zweiten Bauteilen B1, B2.With the beginning of the welding current flow SSF, a high degree of heat is created by the pulse-like increase in current. As a result, the resulting material bead MW in the joining plane E1 around the second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 is melted, so that the material bead MW is partially splashed away from the joining plane E1. In the joining plane E1, this leads to a reduction of a joint gap S between the first and second components B1, B2.

Wie in Abbildung (b) von 1 gezeigt, hat bei dem erfindungsgemäßen Fügeelement 10 der Schaftabschnitt 11 bevorzugt eine Gesamtlänge, die größer als eine Dickenabmessung (hier die Blechdicke) des ersten Bauteils B1 in dessen Durchdringungsrichtung ist. Insbesondere ist die Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11 mindestens 0,2 mm bis 0,3 mm größer als die Dickenabmessung (hier die Blechdicke) des ersten Bauteils B1 in dessen Durchdringungsrichtung. Mit dieser Dimensionierung der Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11 wird nach Durchdringung des ersten Bauteils B1 und Kontaktierung des zweiten Bauteils B2 durch den Schaftabschnitt 11 ein Überstand sichergestellt, welcher eine ausreichende Eindringtiefe des Schaftabschnitts 11 in das zweite Bauteil B2 und damit eine ausreichende Fügefestigkeit sicherstellt. Bevorzugt wird die Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11 größer bemessen wie die Dickenabmessung des ersten Bauteils B1 in dessen Durchdringungsrichtung zunimmt. Dies ist der Erkenntnis geschuldet, dass mit steigender Dickenabmessung des ersten Bauteils B1 auch die in die Fügeebene E1 verdrängte Materialmenge der Materialwulst MW zunimmt. Beispielsweise kann bei einer Blechdicke von 1,0 mm des ersten Bauteils B1 ein Überstand von 0,4 mm vorgesehen sein und kann bei einer Blechdicke von 2,0 mm des ersten Bauteils B1 ein Überstand von 1 mm vorgesehen sein.As in figure (b) of 1 shown in the joining element according to the invention 10 the shaft section 11 preferably has an overall length which is greater than a thickness dimension (here the sheet thickness) of the first component B1 in its penetration direction. In particular, the total length of the shaft portion 11 at least 0.2 mm to 0.3 mm larger than the thickness dimension (here the sheet thickness) of the first component B1 in the direction of penetration. With this dimensioning of the total length of the shaft portion 11 is after penetration of the first component B1 and contacting the second component B2 by the shaft portion 11 a supernatant ensured, which has a sufficient penetration depth of the shaft portion 11 in the second component B2 and thus ensures a sufficient joint strength. The total length of the shaft section is preferred 11 size larger as the thickness dimension of the first component B1 increases in the direction of penetration. This is due to the fact that with increasing thickness dimension of the first component B1, the amount of material of the material bead MW displaced into the joining plane E1 also increases. For example, with a sheet thickness of 1.0 mm of the first component B1, a projection of 0.4 mm may be provided, and with a sheet thickness of 2.0 mm of the first component B1, a projection of 1 mm may be provided.

Beim erfindungsgemäßen Fügeverfahren wird das fließfähig gemachte Material des ersten Bauteils B1 durch das Einschmelzen des Fügeelements 10 einerseits direkt in die Fügeebene E1 gepresst und dort dann durch den Schweißstromfluss SSF schmelzflüssig verteilt, um den Fügespalt S klein zu machen, wie oben beschrieben. Andererseits kann beim erfindungsgemäßen Fügeverfahren das fließfähig gemachte Material des ersten Bauteils B1 durch das Einschmelzen des Fügeelements 10 auch entlang des Schaftabschnitts 11 des Fügeelements 10 in Richtung zu dessen Kopfabschnitt 12, 13 hin verdrängt werden, so dass der Fügespalt S klein gehalten wird.In the joining process according to the invention, the flowable material of the first component B1 is formed by the melting of the joining element 10 pressed on the one hand directly into the joining plane E1 and then there by the welding current flow SSF molten distributed to make the joint gap S small, as described above. On the other hand, in the joining method according to the invention, the flowable material of the first component B1 can be produced by the melting of the joining element 10 also along the shaft section 11 of the joining element 10 towards the head section 12 . 13 are displaced out, so that the joint gap S is kept small.

Um dieses verdrängte Material des ersten Bauteils B1 aufnehmen zu können, kann in einer an den Schaftabschnitt 11 angrenzenden Bauteilanlagefläche 12a des Kopfabschnitts 12 der in 2 gezeigten Flachkopfvariante des Fügeelements 10.1 eine nicht dargestellte vollumfängliche Vertiefung einer Materialaufnahmestruktur (nicht dargestellt) vorgesehen sein, wobei die Vertiefung radialinnenseitig durch den Schaftabschnitt 11 begrenzt ist. In order to accommodate this displaced material of the first component B1, in one of the shaft portion 11 adjacent component contact surface 12a of the head section 12 the in 2 shown flat head variant of the joining element 10.1 a not shown full-scale recess of a material receiving structure (not shown) may be provided, wherein the recess radially inside by the shaft portion 11 is limited.

Eine solche vollumfängliche Vertiefung kann z.B. als Ringnut in der Bauteilanlagefläche 12a ausgebildet sein. Allerdings wurde in Untersuchungen festgestellt, dass eine solche vollumfängliche Vertiefung eine erhöhte Kerbbruchanfälligkeit am Kopfabschnitt 12 zur Folge hat, was zu einer ungewünschten Verformung oder zum Brechen des Kopfabschnitts 12 beim in die Bauteile B1, B2 Einbringen des Fügelements 10.1 führen kann.Such a full depression can, for example, as an annular groove in the component contact surface 12a be educated. However, it was found in studies that such a full depression increased susceptibility to notch on the head section 12 resulting in undesirable deformation or breakage of the head section 12 when in the components B1, B2 introducing the Fügelements 10.1 can lead.

Um dieses Problem zu lösen und dennoch eine wie gewünschte Aufnahme des verdrängten Materials des ersten Bauteils B1 zu gewährleisten, ist in 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Fügelements 10.1 von 2 in Form eines nietförmigen Fügeelements 10.3 gezeigt.In order to solve this problem and nevertheless to ensure a desired absorption of the displaced material of the first component B1, is in 4 is a modified embodiment of the pad 10.1 from 2 in the form of a rivet-shaped joining element 10.3 shown.

Dieses Fügeelement 10.3 weist den Schaftabschnitt 11 und den Kopfabschnitt 12 auf, der an das eine Längsende 11a des Schaftabschnitts 11 angeformt ist und leicht modifiziert ist. Der Kopfabschnitt 12 und der Schaftabschnitt 11 sind im Querschnitt wieder jeweils kreisrund und außerdem jeweils zylindrisch ausgebildet. Der Kopfabschnitt 12, welcher in einem durch das Fügeelement 10.3 verlaufenden Mittellängsschnitt gesehen wieder eine zylindrische Form hat, ist somit wieder als Flachkopf ausgebildet. Bei dem Fügeelement 10.3 von 4 weisen der Außendurchmesser DKA des Kopfabschnitts 12 und der Außendurchmesser DSA des Schaftabschnitts 11 zur Ausführungsform von 2 identische Abmessungen auf. Außerdem sind an dem dem Kopfabschnitt 12 abgewandten Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 in zur Ausführungsform von 2 identischer Weise die Fase F und das Plateau P vorgesehen.This joining element 10.3 has the shaft portion 11 and the head section 12 on, at the one longitudinal end 11a of the shaft portion 11 is molded and slightly modified. The head section 12 and the shaft portion 11 are each again circular in cross-section and also each cylindrical. The head section 12 , which in one through the joining element 10.3 seen extending central longitudinal section again has a cylindrical shape, is thus again formed as a flat head. At the joining element 10.3 from 4 have the outer diameter DKA of the head section 12 and the outer diameter DSA of the shaft portion 11 to the embodiment of 2 identical dimensions. In addition, at the head section 12 opposite longitudinal end 11b of the shaft portion 11 in the embodiment of 2 identically provided the chamfer F and the plateau P.

Das erfindungsgemäße Fügelement 10.3 von 4 weist eine Materialaufnahmestruktur 14 auf, die sich um einen gesamten Umfang des Schaftabschnitts 11 erstreckt mit einer Mehrzahl von Vertiefungen 15, die sich in der an den Schaftabschnitt 11 angrenzenden Bauteilanlagefläche 12a des Kopfabschnitts 12 voneinander abgegrenzt aufgereiht jeweils teilumfänglich erstrecken. Die Vertiefungen 15 der Materialaufnahmestruktur 14 sind radialinnenseitig jeweils durch den Schaftabschnitt 11 begrenzt, wobei an jeder Grenze zwischen umfänglich des Schaftabschnitts 11 zueinander benachbarten Vertiefungen 15, 15 im Rahmen der Materialaufnahmestruktur 14 eine Rippe 16 vorgesehen ist. Jede der Rippen 16 der Materialaufnahmestruktur 14 erstreckt sich radial und insbesondere bündig zur Bauteilanlagefläche 12a, so dass sie den Kopfabschnitt 12 mit dem Schaftabschnitt 11 verbindet, und begrenzt die an der Rippe 16 zueinander benachbarten Vertiefungen 15, 15 umfänglich, d.h. in Umfangsrichtung des Schaftabschnitts 11. Die erfindungsgemäße Materialaufnahmestruktur 14 mit den Rippen 16 und den Vertiefungen 15 kann z.B. erodiert oder mit einem Werkzeug eingeschlagen werden.The invention Fügelement 10.3 from 4 has a material receiving structure 14 on, which extends around an entire circumference of the shaft portion 11 extends with a plurality of recesses 15 , which are in the on the shaft section 11 adjacent component contact surface 12a of the head section 12 delimited from each other strung each partially extend. The wells 15 the material receiving structure 14 are radially inside each by the shaft portion 11 limited, wherein at each boundary between the circumference of the shaft portion 11 mutually adjacent depressions 15 . 15 as part of the material intake structure 14 a rib 16 is provided. Each of the ribs 16 the material receiving structure 14 extends radially and in particular flush with the component contact surface 12a so that they have the head section 12 with the shaft section 11 connects, and limits those at the rib 16 mutually adjacent depressions 15 . 15 circumferentially, ie in the circumferential direction of the shaft portion 11 , The material receiving structure according to the invention 14 with the ribs 16 and the wells 15 can be eroded, for example, or hammered in with a tool.

Bei dem erfindungsgemäßen Fügelement 10.3 von 4 wirken die segmentierenden Rippen 16 als Verstärkungen für den Kopfabschnitt 12 des Fügeelements 10. In Untersuchungen wurde festgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Materialaufnahmestruktur 14 die Kerbbruchanfälligkeit am Kopfabschnitt 12 signifikant reduziert ist und Kopfzugfestigkeiten analog zu Fügeelementköpfen ohne Vertiefung erzielt werden. Eine ungewünschte Verformung oder ein Brechen des Kopfabschnitts 12 des Fügeelements 10.3 von 4 beim in die Bauteile B1, B2 Einbringen dessen konnte nicht festgestellt werden. Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens kann das fließfähig gemachte Material des ersten Bauteils B1 entlang des Schaftabschnitts 11 des Fügeelements 10.3 von 4 in die mehreren jeweils teilumfänglichen Vertiefungen 15 hineinfließen und somit der Fügespalt S um bis zu 70 Prozent gegenüber einem Fügeelement ohne die Materialaufnahmestruktur 14 reduziert werden.In the invention Fügelement 10.3 from 4 the segmenting ribs act 16 as reinforcements for the head section 12 of the joining element 10 , In investigations it was found that by the material receiving structure according to the invention 14 the notch break vulnerability at the head section 12 is significantly reduced and head tensile strength similar to joining element heads without depression can be achieved. An undesired deformation or breakage of the head section 12 of the joining element 10.3 from 4 when in the components B1, B2 introducing its could not be determined. When the joining method according to the invention is carried out, the material of the first component B1 which has been made fluid can flow along the shaft section 11 of the joining element 10.3 from 4 into the several partial recesses 15 flow into and thus the joint gap S by up to 70 percent compared to a joining element without the material receiving structure 14 be reduced.

Bevorzugt sind mindestens drei Vertiefungen 15 vorgesehen, welche durch drei Rippen 16 voneinander angegrenzt sind. Wie aus 4 ersichtlich, sind in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung vier Vertiefungen 15 vorgesehen, welche durch vier Rippen 16, die jeweils um 90 Grad um den Umfang des Schaftabschnitts 11 zueinander versetzt sind, voneinander angegrenzt sind. Außerdem sind die Vertiefungen 15 der erfindungsgemäßen Materialaufnahmestruktur 14 mit zueinander identischer Form und Abmessung ausgebildet. Genauer sind die Vertiefungen 15 der erfindungsgemäßen Materialaufnahmestruktur 14 jeweils kreisbogenförmig ausgebildet und sind kreisringförmig um den Umfang des Schaftabschnitts 11 aufgereiht, wie in 4 gezeigt. Die Vertiefungen 15 können eine Tiefe h aufweisen, welche bis zu 70 Prozent einer Gesamthöhe H des Kopfabschnitts 12 betragen kann, wie in Abbildung (c) von 4 gezeigt. Z.B. kann bei einer Gesamthöhe H des Kopfabschnitts 12 von 1 mm die Tiefe h der Vertiefungen 15 bis zu 0,7 mm betragen.At least three depressions are preferred 15 provided by three ribs 16 are adjacent to each other. How out 4 can be seen, in the present embodiment of the invention, four wells 15 provided by four ribs 16 , each 90 degrees around the circumference of the shaft portion 11 are offset from each other, are adjacent to each other. In addition, the depressions 15 the material receiving structure according to the invention 14 formed with mutually identical shape and dimension. More precise are the wells 15 the material receiving structure according to the invention 14 each circular arc-shaped and are annular around the circumference of the shaft portion 11 strung as in 4 shown. The wells 15 may have a depth h which is up to 70 percent of a total height H of the head section 12 can be, as in Figure (c) of 4 shown. For example, at an overall height H of the header 12 of 1 mm, the depth h of the recesses 15 up to 0.7 mm.

Außerdem kann eine radiale Breite der Vertiefungen 15 bis zu einem Drittel der Außendurchmesserdifferenz von Kopfabschnitt 12 und Schaftabschnitt 11 betragen. Z.B. kann bei einem Außendurchmesser DKA des Kopfabschnitts 12 von 8 mm und einem Außendurchmesser DSA des Schaftabschnitts 11 von 5 mm und somit einer Außendurchmesserdifferenz von 3 mm bei den Vertiefungen 15 die radiale Breite 1 mm betragen.In addition, a radial width of the recesses 15 up to a third of the outer diameter difference of the head section 12 and shaft section 11 be. For example, with an outer diameter DKA of the head section 12 of 8 mm and an outer diameter DSA of the shaft portion 11 of 5 mm and thus an outer diameter difference of 3 mm in the recesses 15 the radial width be 1 mm.

Wie oben bereits beschrieben, wird mit dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren ein Fügeteil FT (siehe 1) hergestellt, welches Bestandteil des erfindungsgemäßen Fügesystems ist. Wie in Abbildung (d) von 1 gezeigt, weist das Fügeteil FT die mindestens zwei elektrisch leitfähigen Bauteile B1, B2, die sich im Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappend angeordnet sind, und das erfindungsgemäße Fügeelement 10 auf, mittels dessen die Bauteile B1, B2 im Überlappungsabschnitt zusammengefügt sind. Der Schaftabschnitt 11 des Fügelements 10 ist dabei im Überlappungsabschnitt mittels elektrischem Stromflusses durch das erste Bauteil B1 hindurchgeschmolzen, so dass der Schaftabschnitt 11 das erste Bauteil B1 durchdringt. Das dem Kopfabschnitt 12, 13 des Fügeelements 10 abgewandte zweite Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 ist mittels elektrischem Stromflusses mit dem zweiten Bauteil B2 in der Schweißlinse SL verschweißt. Bei dem erfindungsgemäßen Fügeteil FT sind das Fügeelement 10 und das zweite Bauteil B2 aus dem gleichen Material hergestellt.As already described above, with the joining method according to the invention, a joining part FT (see 1 ), which is a component of the joining system according to the invention. As in figure (d) of 1 shown, the joining part FT, the at least two electrically conductive components B1, B2, which are arranged overlapping each other in the overlapping section, and the joining element according to the invention 10 on, by means of which the components B1, B2 are joined together in the overlapping section. The shaft section 11 of the pad 10 is melted through in the overlap section by means of electrical current flow through the first component B1, so that the shaft portion 11 the first component B1 penetrates. The head section 12 . 13 of the joining element 10 opposite second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 is welded by means of electrical current flow to the second component B2 in the welding lens SL. In the joining part FT according to the invention, the joining element 10 and the second component B2 made of the same material.

Wie oben beschrieben, ist das erste Bauteil B1 bevorzugt aus einem Nichteisenmetall bzw. Leichtmetall wie insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder Magnesium oder einer Magnesiumlegierung hergestellt. Das zweite Bauteil B2 ist bevorzugt aus einem Eisenmetall wie Stahl und insbesondere aus einem Eisen-Mangan-Stahl (FeMn-Stahl) hergestellt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Fügeteil FT ist somit das Fügeelement 10 ebenfalls bevorzugt aus einem Eisenmetall wie Stahl und insbesondere aus einem Eisen-Mangan-Stahl (FeMn-Stahl) hergestellt.As described above, the first component B1 is preferably made of a non-ferrous metal or light metal, in particular aluminum or an aluminum alloy or magnesium or a magnesium alloy. The second component B2 is preferably made of a ferrous metal such as steel and in particular of an iron-manganese steel (FeMn steel). According to the joining part FT according to the invention is thus the joining element 10 also preferably made of a ferrous metal such as steel and in particular of an iron-manganese steel (FeMn steel).

Aus Untersuchungen zu den Materialeigenschaften der ersten und zweiten Bauteile B1, B2 ging insbesondere hervor, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten von FeMn-Stahl und z.B. Aluminium und dessen Legierungen annähernd auf gleichem Niveau sind. Folglich würde ein Spannungsaufbau bzw. ein Verzug der Bauteile B1, B2, wie es bei konventionellen Stahl-Aluminium-Mischbauverbindungen der Fall sein kann, hier nicht zum Tragen kommen. Wenn dann noch für das Fügeelement 10 ein FeMn-Stahl verwendet wird, kann somit die Problematik von Spannungsaufbau beim Zusammenfügen der Bauteile B1, B2 vermieden werden und kann die Fügeverbindung der Bauteile B1, B2 nicht nur als fixierend, sondern als festigkeitsgebend ausgeführt werden.In particular, investigations on the material properties of the first and second components B1, B2 have shown that the thermal expansion coefficients of FeMn steel and, for example, aluminum and its alloys are approximately at the same level. Consequently, a stress build-up or a distortion of the components B1, B2, as may be the case in conventional steel-aluminum composite construction, would not come into play here. If then still for the joining element 10 a FeMn steel is used, thus the problem of stress build-up during assembly of the components B1, B2 can be avoided and the joint connection of the components B1, B2 can be performed not only as a fixing, but as strength-giving.

Zusammenfassend ist es durch das erfindungsgemäße Fügeverfahren, welches auch als Widerstandsschweißnieten bezeichnet werden kann, möglich, sowohl Werkstoffe unterschiedlicher elektrochemischer Potentiale als auch unterschiedlicher metallurgischer Gefüge thermisch miteinander zu fügen. Speziell Leichtbauwerkstoffe, wie beispielsweise Aluminium- oder Magnesium-Werkstoffe, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren thermisch fügen.In summary, it is possible by the joining method according to the invention, which can also be referred to as resistance welding rivets, to thermally join together both materials of different electrochemical potentials as well as different metallurgical structure. Especially lightweight materials, such as aluminum or magnesium materials, can be thermally add using the joining method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Fügeverfahren sieht vor, dass ein erfindungsgemäßes Fügeelement 10 aus einem artgleichen oder ähnlichen Material auf oder an das erste Bauteil B1 gesetzt wird, welches sich zwischen dem Fügeelement 10 und dem zweiten Bauteil B2 befindet, wobei dann durch Einleitung des elektrischen Anfangsstromflusses (Vorimpuls) ASF in das Fügeelement 10 und elektrischer Kontaktierung des Fügeelements 10 mit dem zu befestigenden ersten Bauteil B1 dieses widerstandsbedingt erwärmt wird. Durch die Widerstandserwärmung wird das Material des ersten Bauteils B1 im Kontaktierungsbereich in einen breiigen oder zumindest festigkeitsgeminderten fließfähigen Zustand überführt. Durch Einleitung einer axialen Kraft auf das Fügeelement 10 kann dieses den festigkeitsgeminderten Bereich des zu befestigenden ersten Bauteils B1 durchstoßen, sodass dessen Schaftabschnitt 11 auf die Oberfläche des zweiten Bauteils B2 gelangt. Durch weitere Energieeinbringung mittels des Schweißstromflusses SSF taucht der Schaftabschnitt 11 des Fügeelements 10 aufgrund der ebenfalls erwärmten Oberfläche des zweiten Bauteils B2 in dieses ein, sodass der Schaftabschnitt 11 des Fügeelements 10 mittels des Schweißstromflusses (Ausschweißimpuls) SSF mit dem zweiten Bauteil B2 verschweißt wird. Das Fügeelement 10 erfährt während des gesamten Fügevorgangs keine signifikante bzw. prozessrelevante Änderung seiner vordefinierten Form bzw. Geometrie.The joining method according to the invention provides that a joining element according to the invention 10 is set from a similar or similar material on or to the first component B1, which is located between the joining element 10 and the second component B2, in which case by introducing the electrical initial current flow (pre-pulse) ASF into the joining element 10 and electrical contacting of the joining element 10 is heated by the first component to be fastened B1 this resistance. As a result of the resistance heating, the material of the first component B1 in the contacting region is converted into a pulpy or at least strength-reduced flowable state. By introducing an axial force on the joining element 10 this can pierce the strength-reduced portion of the first component to be fastened B1, so that the shaft portion 11 reaches the surface of the second component B2. By further energy input by means of the welding current flow SSF dives the shaft portion 11 of the joining element 10 because of the also heated surface of the second component B2 in this one, so that the shaft portion 11 of the joining element 10 is welded by means of the welding current flow (Ausschweißimpuls) SSF with the second component B2. The joining element 10 experiences during the entire joining process no significant or process-relevant change its predefined shape or geometry.

Das Plateau P am kontaktierenden zweiten Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 des Fügeelements 10 erleichtert während des Fügeverfahrens das Durchschmelzen und Verschweißen zwischen dem Fügeelement 10 und den Bauteilen B1, B2. Außerdem dient das Plateau P der Reduzierung von Materialausspritzungen aus dem ersten Bauteil B1, während der Schaftabschnitt 11 des Fügeelements 10 durch das erste Bauteil B1 hindurchgedrückt wird, da durch das Plateau P die Wärmeeinbringung gleichmäßig auf die Plateaufläche verteilt wird.The plateau P at the contacting second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 of the joining element 10 facilitates during the joining process, the melting and welding between the joining element 10 and the components B1, B2. In addition, the plateau P serves to reduce material ejections from the first component B1, while the shaft portion 11 of the joining element 10 is pushed through the first component B1, as through the plateau P, the heat input is evenly distributed to the plateau surface.

Die Größe der Fase F am kontaktierenden zweiten Längsende 11b des Schaftabschnitts 11 des Fügeelements 10 beeinflusst ebenfalls das Eindringverhalten des Schaftabschnitts 11, insbesondere auch hinsichtlich Materialausspritzungen aus dem ersten Bauteil B1. Umso größer die Fase F ist, desto besser ist das Eindringverhalten bzw. desto geringer sind die Materialausspritzungen aus dem ersten Bauteil B1. Allerdings kann eine zu große Fase F ggf. zu Einbußen im Anbindungsverhalten nach dem Schweißstromfluss (Ausschweißimpuls) SSF führen. Die Größe der Fase F ist mit der Teillänge definiert, um welche sich die Fase F ausgehend vom Plateau P entlang einer Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11 in Richtung zum Kopfabschnitt 12, 13 hin erstreckt. Die von der Fase F beanspruchte Teillänge des Schaftabschnitts 11 kann bis zu 100 Prozent, insbesondere zwischen 10 Prozent und 30 Prozent, der Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11 betragen. Beispielsweise wurde durch Versuche ermittelt, dass eine optimale Größe (Teillänge) der Fase F für eine Blechdicke von 2,0 mm des ersten Bauteils B1 von 10 Prozent bis 20 Prozent der Gesamtlänge des Schaftabschnitts 11 beträgt.The size of the chamfer F at the contacting second longitudinal end 11b of the shaft portion 11 of the joining element 10 also influences the penetration behavior of the shaft section 11 , in particular also with regard to material ejections from the first component B1. The larger the chamfer F, the better the penetration behavior or the lower the material ejections from the first component B1. However, a too large chamfer F may possibly lead to losses in the connection behavior after the welding current flow (Ausschweißimpuls) SSF. The size of the chamfer F is defined by the partial length by which the chamfer F starts from the plateau P along an overall length of the shank portion 11 towards the head section 12 . 13 extends. The part length of the shaft section claimed by the chamfer F 11 can be up to 100 percent, in particular between 10 percent and 30 percent, of the total length of the shaft portion 11 be. For example, it has been experimentally determined that an optimum size (partial length) of the chamfer F for a sheet thickness of 2.0 mm of the first component B1 is from 10 percent to 20 percent of the total length of the shank portion 11 is.

Schließlich bleibt noch zu erwähnen, dass bei der in 2 gezeigten Flachkopfvariante des Fügeelements 10 (10.1) dieses in der Tiefe (Blechdickenrichtung) soweit verschweißt werden kann, dass die Bauteilanlagefläche 12a bündig mit der Oberfläche des ersten Bauteils B1 abschließt. Außerdem können mit der Flachkopfvariante hohe Kopfzugfestigkeiten erreicht werden. Bei der in 3 gezeigten Senkkopfvariante des Fügeelements 10 (10.2) kann dieses in der Tiefe soweit verschweißt werden, dass vorteilhaft die Oberseite des Kopfabschnitts 13, d.h. die am dem Schaftabschnitt 11 abgewandten Längsende 13b des Kopfabschnitts 13 ausgebildete Elektrodenkontaktierungsfläche des Kopfabschnitts 13, bündig mit der Oberfläche des ersten Bauteils B1 abschließt.Finally it remains to mention that at the in 2 shown flat head variant of the joining element 10 ( 10.1 ) This in the depth (sheet thickness direction) can be welded so far that the component contact surface 12a flush with the surface of the first component B1. In addition, high head tensile strengths can be achieved with the flat head variant. At the in 3 shown countersunk variant of the joining element 10 ( 10.2 ) This can be welded in depth to the extent that advantageously the top of the head section 13 that is, on the shaft portion 11 opposite longitudinal end 13b of the head section 13 formed electrode contacting surface of the head portion 13 , flush with the surface of the first component B1.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Fügeeinrichtung joining device
2, 32, 3: Elektrode electrode
1010: Fügeelement (allgemein) Joining element (general)
10.1–10.310.1-10.3: Fügeelement joining element
1111: Schaftabschnitt shank portion
11a, 11b11a, 11b: Längsende longitudinal end
12, 1312, 13: Kopfabschnitt header
12a12a: Bauteilanlagefläche Component contact surface
12b, 13b12b, 13b: Längsende longitudinal end
1414: Materialaufnahmestruktur Material receiving structure
1515: Vertiefung deepening
1616: Rippe rib
B1, B2B1, B2: Bauteil component
FTFT: Fügeteil adherend
SLSL: Schweißlinse nugget
ASFASF: Anfangsstromfluss Initial current flow
AIAI: Stromstärke amperage
AI1, AI2AI1, AI2: Stromstärke amperage
SSFSSF: Schweißstromfluss Welding current flow
SISI: Stromstärke amperage
MWMW: Materialwulst bead of material
SS: Fügespalt joining gap
E1E1: Fügeebene joining plane
R1R1: Arbeitsrichtung working direction
t1, t2, t3t1, t2, t3: Zeitpunkt time
DKADKA: Außendurchmesser outer diameter
DSADSA: Außendurchmesser outer diameter
FF: Fase chamfer
PP: Plateau plateau
hH: Tiefe depth
HH: Gesamthöhe total height

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004025492 A1 [0002, 0005] DE 102004025492 A1 [0002, 0005]

Claims

Verfahren zum Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile (B1, B2), aufweisend: Anordnen elektrisch leitfähiger erster und zweiter Bauteile (B1, B2), so dass diese sich zumindest in einem Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappen, Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Fügeelements (10) mit einem Schaftabschnitt (11) und einem an einem ersten Längsende (11a) des Schaftabschnitts (11) vorgesehenen Kopfabschnitt (12, 13), so dass ein dem Kopfabschnitt (12, 13) abgewandtes zweites Längsende (11b) des Schaftabschnitts (11) im Überlappungsabschnitt in Kontaktanlage an das erste Bauteil (B1) gedrückt wird, Realisieren eines elektrischen Anfangsstromflusses (ASF) durch das Fügeelement (10) und das erste Bauteil (B1) hindurch, so dass das erste Bauteil (B1) im Kontaktbereich zum Fügeelement (10) fließfähig gemacht wird, Hindurchdrücken des Schaftabschnitts (11) durch den fließfähig gemachten Kontaktbereich des ersten Bauteils (B1), bis das zweite Längsende (11b) des Schaftabschnitts (11) in Kontaktanlage an dem zweiten Bauteil (B2) gelangt, und Realisieren eines elektrischen Schweißstromflusses (SSF) durch das Fügeelement (10) und das zweite Bauteil (B2) hindurch, so dass das zweite Längsende (11b) des Schaftabschnitts (11) des Fügeelements (10) und das zweite Bauteil (B2) durch Widerstandsschweißen miteinander verschweißt werden, wobei der Anfangsstromfluss (ASF) so realisiert wird, dass die Stromstärke (AI2) zu einem Endzeitpunkt (t2) des Anfangsstromflusses (ASF) höher ist als die Stromstärke (AI1) zu einem Anfangszeitpunkt (t1) des Anfangsstromflusses (ASF).Method for assembling at least two components (B1, B2), comprising: arranging electrically conductive first and second components (B1, B2) so that they overlap each other at least in an overlapping section, providing an electrically conductive joining element ( 10 ) with a shank portion ( 11 ) and one at a first longitudinal end ( 11a ) of the shaft portion ( 11 ) provided head portion ( 12 . 13 ), so that the head section ( 12 . 13 ) facing away from the second longitudinal end ( 11b ) of the shaft portion ( 11 ) is pressed against the first component (B1) in contact with the overlapping section, realizing an initial electric current flow (ASF) through the joining element ( 10 ) and the first component (B1), so that the first component (B1) in the contact region to the joining element (B1) 10 ) is made flowable, pushing the shaft portion ( 11 ) by the flowable contact area of the first component (B1) until the second longitudinal end ( 11b ) of the shaft portion ( 11 ) comes in contact with the second component (B2), and realizing an electric welding current flow (SSF) through the joining element ( 10 ) and the second component (B2), so that the second longitudinal end ( 11b ) of the shaft portion ( 11 ) of the joining element ( 10 ) and the second component (B2) are welded together by resistance welding, wherein the initial current flow (ASF) is realized so that the current (AI2) at an end time (t2) of the initial current flow (ASF) is higher than the current (AI1) an initial time (t1) of the initial current flow (ASF).

Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Anfangsstromfluss (ASF) so realisiert wird, dass dessen Stromstärke (AI) ausgehend vom Anfangszeitpunkt (t1) des Anfangsstromflusses (ASF) bis zum Endzeitpunkt (t2) des Anfangsstromflusses (ASF) kontinuierlich erhöht wird.Method according to claim 1, wherein the initial current flow (ASF) is realized in such a way that its current strength (AI) is continuously increased from the starting time (t1) of the initial current flow (ASF) to the end time (t2) of the initial current flow (ASF).

Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Anfangsstromfluss (ASF) so realisiert wird, dass dessen Stromstärke (AI) ausgehend vom Anfangszeitpunkt (t1) des Anfangsstromflusses (ASF) bis zum Endzeitpunkt (t2) des Anfangsstromflusses (ASF) linear erhöht wird. Method according to claim 1 or 2, wherein the initial current flow (ASF) is realized in such a way that its current strength (AI) is increased linearly from the start time (t1) of the initial current flow (ASF) to the end time (t2) of the initial current flow (ASF).

Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei der Schweißstromfluss (SSF) so realisiert wird, dass dessen Stromstärke (SI) höher ist als die Stromstärke (AI2) des Anfangsstromflusses (ASF) an dessen Endzeitpunkt (t2).Method according to one of claims 1-3, wherein the welding current flow (SSF) is realized so that its current strength (SI) is higher than the current strength (AI2) of the initial current flow (ASF) at its end time (t2).

Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Schweißstromfluss (SSF) so realisiert wird, dass dessen Stromstärke (SI) am Endzeitpunkt (t2) des Anfangsstromflusses (ASF) impulsartig auf einen vorbestimmten Schweißstromwert eingestellt und der eingestellte Schweißstromwert über einen vorbestimmten Schweißzeitraum (t2–t3) kontinuierlich beibehalten wird.Method according to claim 4, wherein the welding current flow (SSF) is realized such that its current strength (SI) at the end time (t2) of the initial current flow (ASF) is set in a pulse-like manner to a predetermined welding current value and the adjusted welding current value over a predetermined welding period (t2-t3) is maintained continuously.

Fügeelement (10) zum Zusammenfügen mindestens zweier Bauteile (B1, B2), mit: einem Schaftabschnitt (11) und einem Kopfabschnitt (12), der an einem Längsende (11a) des Schaftabschnitts (11) vorgesehen ist, wobei das Fügeelement (10) aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist, und einer Materialaufnahmestruktur (14), die sich um einen gesamten Umfang des Schaftabschnitts (11) erstreckt mit einer Mehrzahl von Vertiefungen (15), die sich in einer an den Schaftabschnitt (11) angrenzenden Bauteilanlagefläche (12a) des Kopfabschnitts (12) voneinander abgegrenzt aufgereiht jeweils teilumfänglich erstrecken und radialinnenseitig jeweils durch den Schaftabschnitt (11) begrenzt sind, wobei an jeder Grenze zwischen umfänglich des Schaftabschnitts (11) zueinander benachbarten Vertiefungen (15) eine Rippe (16) vorgesehen ist, welche sich radial erstreckend den Kopfabschnitt (12) mit dem Schaftabschnitt (11) verbindet und welche die zueinander benachbarten Vertiefungen (15) jeweils umfänglich begrenzt.Joining element ( 10 ) for assembling at least two components (B1, B2), comprising: a shank portion ( 11 ) and a head section ( 12 ), which at one longitudinal end ( 11a ) of the shaft portion ( 11 ) is provided, wherein the joining element ( 10 ) is made of an electrically conductive material, and a material receiving structure ( 14 ), which extend around an entire circumference of the shank portion ( 11 ) extends with a plurality of depressions ( 15 ), which in one to the shaft portion ( 11 ) adjacent component contact surface ( 12a ) of the header ( 12 ) delimited from each other in each case extend partly circumferentially and radially inside each by the shaft portion ( 11 ) are limited, wherein at each boundary between the circumference of the shaft portion ( 11 ) adjacent recesses ( 15 ) a rib ( 16 ) is provided, which radially extending the head portion ( 12 ) with the shaft portion ( 11 ) and which the adjacent recesses ( 15 ) are each circumferentially limited.

Fügeelement (10) gemäß Anspruch 6, wobei die Vertiefungen (15) mit zueinander identischer Form und Abmessung ausgebildet sind.Joining element ( 10 ) according to claim 6, wherein the depressions ( 15 ) are formed with mutually identical shape and dimension.

Fügeelement (10) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Vertiefungen (15) jeweils kreisbogenförmig ausgebildet sind und kreisringförmig um den Umfang des Schaftabschnitts (11) aufgereiht sind.Joining element ( 10 ) according to claim 6 or 7, wherein the depressions ( 15 ) are each formed in a circular arc and annularly around the circumference of the shaft portion ( 11 ) are lined up.

Fügeelement (10) gemäß einem der Ansprüche 6–8, wobei in einem durch den Kopfabschnitt (12) und den Schaftabschnitt (11) verlaufenden Mittellängsschnitt des Fügeelements (10) gesehen der Kopfabschnitt (12) zylindrisch ausgebildet ist oder konisch zum Schaftabschnitt (11) zulaufend ausgebildet ist. Joining element ( 10 ) according to any one of claims 6-8, wherein in one through the head portion ( 12 ) and the shank portion ( 11 ) running central longitudinal section of the joining element ( 10 ) seen the head portion ( 12 ) is cylindrical or conical to the shaft portion ( 11 ) is formed tapering.

Fügeteil (FT) mit mindestens zwei elektrisch leitfähigen Bauteilen (B1, B2), die sich in einem Überlappungsabschnitt gegenseitig überlappend angeordnet sind und über ein Fügeelement (10) gemäß einem der Ansprüche 6–9 im Überlappungsabschnitt zusammengefügt sind, wobei der Schaftabschnitt (11) des Fügelements (10) im Überlappungsabschnitt mittels elektrischem Stromflusses durch das eine Bauteil (B1) hindurchgeschmolzen ist, so dass der Schaftabschnitt (11) das eine Bauteil (B1) durchdringt, und ein dem Kopfabschnitt (12) abgewandtes Längsende (11b) des Schaftabschnitts (11) mittels elektrischem Stromflusses mit dem anderen Bauteil (B2) verschweißt ist, und wobei das Fügeelement (10) und das andere Bauteil (B2) aus dem gleichen Material hergestellt sind.Joining part (FT) with at least two electrically conductive components (B1, B2), which are mutually overlappingly arranged in an overlapping section and via a joining element ( 10 ) according to any one of claims 6-9 are joined together in the overlapping section, wherein the shaft section ( 11 ) of the pad ( 10 ) is melted through the one component (B1) in the overlapping section by means of electrical current flow, so that the shaft section ( 11 ) which penetrates a component (B1) and a head portion ( 12 ) facing away from the longitudinal end ( 11b ) of the shaft portion ( 11 ) by means of electrical Current flow is welded to the other component (B2), and wherein the joining element ( 10 ) and the other component (B2) are made of the same material.