DE19909821A1

DE19909821A1 - Niet zum Fügen von Werkstücken

Info

Publication number: DE19909821A1
Application number: DE1999109821
Authority: DE
Inventors: Thomas Hollerung
Original assignee: Boellhoff GmbH
Current assignee: Boellhoff GmbH
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2000-09-07

Abstract

Beschrieben wird ein Niet, insbesondere ein Stanzniet in Form eines Halbhohlnietes, der sich durch herkömmliche Herstellungsverfahren auf Mehrstufenpressen kaum oder nur sehr schwierig herstellen läßt. Der Niet wird als Metallpulver-Spritzgußteil ausgebildet, d. h., er wird nach dem an sich bekannten MIM-Verfahren (Metal-Injection-Molding) hergestellt. Auf diese Weise lassen sich Niete verwirklichen, die aus nicht kaltumformbaren Werkstoffen wie zum Beispiel Edelstahl oder Titan bestehen und/oder eine komplizierte Formgebung haben und/oder kleinste Abmessungen aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Niet zum Fügen von Werkstücken wie zum Beispiel Blechen.

Nieten, insbesondere Stanznieten in Form von Halbhohlnieten, werden übli cherweise durch Kaltumformen auf Mehrstufenpressen hergestellt. Diese Herstel lungsmethode hat sich bei Nieten aus kaltumformbaren Werkstoffen wie z. B. Stahl und Aluminiumlegierungen bewährt. Für Niete aus schwer umformbaren Werkstof fen wie Edelstahl ist diese Herstellungsmethode jedoch nur bedingt geeignet, da sie in diesem Fall teure Werkzeuge, die überdies niedrige Standzeiten haben, erfordert. Ferner ist diese Herstellungsmethode auf Niete bestimmter Mindestabmessungen beschränkt, da Niete kleinerer Abmessungen von den Transportgreifern der Mehr stufenpressen nicht mehr sicher gehalten werden können. Auch Niete komplizierter Geometrie, insbesondere Niete mit Hinterschnitten, sind in herkömmlichen Herstel lungsverfahren kaum oder überhaupt nicht herstellbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Niet zu schaffen, der sich wirtschaftlich herstellen läßt, obwohl er aus einem nicht kaltumformbaren Werkstoff besteht und/oder eine komplizierte Geometrie und/oder kleinste Abmessungen hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Niet als Metall pulver-Spritzgußteil ausgebildet ist. Der Niet wird somit mit dem an sich bekannten MIM-Verfahren (Metal-Injection-Molding) hergestellt, bei dem eine aus Metallpul ver, Thermoplast und Binde- und Fließhilfsmittel bestehende Masse in einen Form hohlraum zur Herstellung eines Formlings eingespritzt, der Formling durch einen Entbinderungsvorgang von dem Binde- und Fließhilfsmittel befreit und der entbin derte Formling durch einen Sintervorgang zu dem fertigen Spritzgußteil geformt wird.

Mit diesem Verfahren lassen sich nicht oder nur sehr schwer kaltumformbare Werkstoffe wie Edelstahl und Titan verarbeiten. Auch können mit diesem Verfahren Nieten komplexer Geometrie und/oder kleinster Abmessungen hergestellt werden.

Die mit dem MIM-Verfahren hergestellten Nieten in Form von Metallpulver- Spritzgußteilen zeichnen sich durch ausgezeichnete Materialeigenschaften, insbe sonders hohe Werkstoffdichte, hervorragende Werkstoffgüte und eine einwandfreie Maßgenauigkeit aus.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an gegeben.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Stanzniet;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausfüh rungsform des Stanzniet;

Fig. 3 und 4 Schnittansichten einer Fügeverbindung mit einem Niet gemäß Fig. 2 vor und nach dem Nieten;

Fig. 5 einen mit einem Funktionsansatz versehenen Niet gemäß Fig. 1;

Fig. 6 einen mit einem Funktionsansatz versehenen Niet gemäß Fig. 2;

Fig. 7 einen Niet entsprechend Fig. 1 mit einem gegenüber Fig. 5 abgewan delten Funktionsansatz.

In den Fig. 1, 2 und 5 bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen von Nieten dargestellt, die als Metallpulver-Spritzgußteile ausgebildet, d. h. mit dem so genannten MIM-Verfahren (Metal-Injection-Molding) hergestellt sind. Da das MIM- Verfahren als solches bekannt ist, wird es an dieser Stelle nicht weiter erläutert. Wie bereits eingangs erwähnt, können die Niete aufgrund dieser Herstel lungsmethode aus nicht oder nur sehr schwer kaltumformbaren Werkstoffen beste hen. Bevorzugte Werkstoffe sind Pulver aus Edelstahl und Titan. Es kommen jedoch auch herkömmliche Werkstoffe wie gehärteter Stahl, rostfreier Stahl und Aluminium legierungen in Frage.

Ferner lassen sich durch das MIM-Verfahren Niete kleinster Abmessungen herstellen. Zur Erläuterung sei auf den in Fig. 1 gezeigten Niet 10 verwiesen, bei dem es sich um einen Stanzniet in Form eines Halbhohlnietes handelt, dessen Form der eines sogenannten C-Nietes entspricht. D. h., er besteht aus einem hohlen Schaft 12, einem Kopf 14 und einem abgerundeten Übergangsbereich 16 zwischen Schaft 12 und Kopf 14. Hat der Niet 10 eine Länge und/oder einen Kopfdurchmesser von weni ger als 3 mm, so läßt er sich durch Kaltumformen auf einer Mehrstufenpresse prak tisch nicht mehr herstellen. Dagegen können mit dem MIM-Verfahren Niete kleinster Abmessungen, z. B. Niete, deren Länge und/oder Kopfdurchmesser kleiner als 3 mm ist, problemlos hergestellt werden. So sind etwa Niete der Abmessungen 3 × 2,5 mm, 2 × 3 mm oder 2 × 4 mm (Länge x Kopfdurchmesser) ohne weiteres verwirklichbar.

Der in Fig. 2 gezeigte Niet 20 ist ebenfalls ein Stanzniet in Form eines Halb hohlnietes mit einem hohlen Schaft 22 und einem Kopf 24. Unterschiedlich gegen über dem in Fig. 1 gezeigten Niet 10 ist jedoch, daß der Übergangsbereich 26 zwi schen dem Schaft 22 und dem Kopf 24 nicht abgerundet ausgebildet, sondern mit einer Hinterschneidung 28 in Form einer Ringnut versehen ist. Aufgrund der durch die Hinterschneidung 28 bedingten komplizierten Geometrie läßt sich der Niet 20 durch herkömmliches Kaltumformen auf einer Mehrstufenpresse nicht herstellen; er ist daher wie die anderen Ausführungsformen der Nieten als durch das MIM-Verfah ren hergestelltes Metallpulver-Spritzgußteil ausgebildet.

Die Hinterschneidung 28 verleiht dem Niet 20 besonders vorteilhafte Füge eigenschaften. Zur Erläuterung sei auf die Fig. 3 und 4 verwiesen, in denen in schematischer Weise das Fügen zweier plattenförmiger Werkstücke A, B durch den Niet 20 dargestellt ist. Hierzu wird der Niet 20 in bekannter Weise von einem (nicht gezeigten) Stempel durch das obere Werkstück A hindurch in das untere Werkstück B getrieben, wobei durch plastische Umformung der Materialien der Werkstücke A, B und des Niet 20 in einer Ausnehmung (Gravur) 32 einer Matrize 30 ein Schließ kopf gebildet wird (Fig. 4).

Wird derselbe Nietvorgang mit einem herkömmlichen C-Niet gemäß Fig. 1 durchgeführt, wird aufgrund des abgerundeten Übergangsbereiches 16 vergleichs weise viel Material des oberen Werkstücks A in den Fügebereich hineingezogen, so daß sich nur ein vergleichsweise geringer Hinterschnitt im Material des unteren Werkstücks B ausbilden kann. Handelt es sich ferner bei den Werkstücken A, B um Bleche (aus z. B. Aluminium) einer sehr geringen Dicke (Gesamtblechdicke von 1,2 bis 2 mm), so besteht die Gefahr, daß aufgrund des abgerundeten Übergangsbereiches 16 des Niet 10 die Werkstücke A, B beim Nieten versagen.

Im Gegensatz hierzu kann bei einem Niet 20 der in Fig. 2 gezeigten Geome trie während des Fügevorgangs mehr Material des oberen Werkstückes A in den freien Raum der Hinterschneidung 28 fließen, so daß weniger Material in den unteren Fügebereich hineingezogen wird, siehe Fig. 4. Die Folge ist, daß das untere Ende des Schaftes 22 stärker aufgeweitet wird, so daß der Formschluß zwischen dem Niet 20 und dem unteren Werkstück B verbessert wird.

Aufgrund der Hinterschneidung 28 kann der Durchmesser des Kopfes 24 des Niet 20 kleiner als bei dem C-Niet 10 der Fig. 1 gewählt werden. Herkömmliche C- Nieten der in Fig. 1 gezeigten Form haben beispielsweise folgende Abmessungen:

Bei einem Niet 20 der in Fig. 2 gezeigten Form können dagegen folgende entsprechende Abmessungen gewählt werden:

Aufgrund des kleineren Kopfdurchmessers verringern sich beim Fügevorgang die sogenannten Kopfzugkräfte sowie die zum Eindrücken des Niet erforderlichen Fügekräfte. Außerdem führen der kleinere Kopfdurchmesser sowie die Hinterschnei dung zu einer Materialersparnis, die im Hinblick auf die relativ hohen Kosten des Metallpulvers nicht zu unterschätzen ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen entsprechend den Fig. 1 und 2 ausgebildete Nieten 10 und 20, die jeweils mit einem Funktionsansatz 34 versehen sind. Der Funktionsansatz 34 ist ein Schraubbolzen mit einem Gewinde 36, das von dem Kopf des Niet durch eine Art Hinterschneidung 38 getrennt ist.

Fig. 7 zeigt einen Niet 10 entsprechend Fig. 1 mit einem Funktionsansatz 40, der in diesem Fall als zylinderförmiger Ansatz mit einer mittigen Hinterschnei dung 42 in Form einer Ringnut ausgebildet ist.

Auch die Niete der Fig. 5 bis 7, die wegen ihrer relativ komplexen Geome trie mit herkömmlichen Umformtechniken nicht herstellbar sind, sind durch das MIM-Verfahren hergestellte Metallpulver-Spritzgußteile.

Claims

1. Niet zum Fügen von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß er als Metallpulver-Spritzgußteil ausgebildet ist.

2. Niet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Stanzniet in Form eines Halbhohlnietes (10; 20) mit einem Schaft (12; 22) und einem Kopf (14; 24) ist.

3. Niet nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Hinterschneidung (28) im Fügebereich des Niet (20).

4. Niet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung (28) aus einer Ringnut im Übergangsbereich (26) zwischen dem Schaft (22) und dem Kopf (24) besteht.

5. Niet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Kopfdurchmesser zu Schaftdurchmesser kleiner als 1,5 ist und vorzugsweise zwi schen 1,2 und 1,4 liegt.

6. Niet nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Niet (10; 20) und/oder der Durchmesser des Kopfes (14; 24) kleiner als 3 mm ist.

7. Niet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Niet (10; 20) einen Funktionsansatz (34; 40) aufweist.

8. Niet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsansatz (34) mit einem Gewinde (36) versehen ist.

9. Niet nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktions ansatz (34; 40) mit einer Hinterschneidung (38; 42) versehen ist.

10. Niet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver des Spritzgußteils Edelstahl oder Titan oder Aluminium enthält.