压力接合方法及金属薄板件的连接装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及压力接合方法，用于通过接合作业连接相互叠压在一起的金属薄板件，其中通过冲头和冲模使在接点位置金属薄板件的材料的体积局部移位并由于垂直于金属薄板的平面的镦锻而接合为材料流。在即使是具有明显的加工硬化驱示的材料或预硬化的材料的情况下，为了产生足够强的接合件，采取这样的措施：在接合操作中，以足以防止任何逆着冲头动作方向的材料流动的力而将环绕接点位置的金属薄板件压在冲模上。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的压力接合方法及根据权利要求8前序部分的实施所述方法的装置。EP0,330,061B1中公开了一种方法和装置，用于压力接合两层和更多层相互叠压的平坦金属薄板件，其中采用了包括冲头和冲模的工具组件，冲模具有中心砧座和相对于砧座工作表面垂直伸出的冲模件，冲模在镦锻过程从中侧面移出并界定了在其中形成接合的腔。在公知的压力接合中，要连接的金属薄板件在选择的接合处同时移位并随后在不加热的情况下镦锻，同时施加压力并且由于材料的横向流动，金属薄板件相互之间以杯状连接件的形式产生正向且压配合入座。在这种情况下，位于冲模工作面之下的接合处的薄板材料的体积只是被移位了。为此，金属薄板材料移出金属薄板件的平面，产生的接合处的基本厚度大致对应初始的金属薄板的厚度。在进一步的压力接合过程中，接合件的杯底借助于增加的提升冲力夹在冲头工作面和砧座之间，实现具有底部区域的材料径向流动的镦锻操作，即所谓的延展。金属薄板底的厚度通过镦锻而相对于最初的金属薄板的厚度减小，这是必需的以便通过延展而产生必要的联结。为了使这种镦锻作业更容易，要接合的金属薄板件可以在接合的位置沿位移方向进行局部的切割，因此，在镦锻作业中，接合件杯底对于剩余材料的约束保持较大的自由度，或者，这种约束至少是减小的。然而，缺点在于接合作业中的切割部分降低了压力接合处的强度，并且接合处不是气密的，因而没有局部切纹的接合件是较可取的。迄今为止，对于由主要为奥氏体基本结构的不锈钢制成的金属薄板件，采用这种压力接合还是不太经济的。这一点对于在后续的变形加工中具有特别明显的加工硬化趋势的其它金属也一样，诸如合金含量很高的不锈钢、钛或其它诸如高强度钢的已经预硬化的金属。此处，金属成型中的用于接合的由材料引发的加工力超过了接合工具负载极限或在多次接合作业之后导致后者失效。然而，如果采用的加工力过低，接合处的承载能力不足。此外，已经确定的是，即使是最大可能的冷镦锻也只能在接合件中获得不足的联结。因此这种金属薄板材料的压力接合只有在伴有金属薄板件的切纹时才是可能的，并以与此相关的缺点作为代价，通过切纹得到的加工力减小并不会导致工具使用次数的显著增加。本专利技术的第一个目的在于提供一种与开始时提到的通用类型的压力接合方法，即使对于包含具有特别的加工硬化趋势的材料或预硬化的材料的待接合件也能产生牢固的接合。本专利技术的第二个目的是提供一种采用该方法的装置。本专利技术的第一个目的是通过权利要求1的特征部分的特征来实现的。本专利技术的第二个目的是通过权利要求8的特征部分的特征来实现的。借此，通过提供了一种方法，通过应用较低的接合力而实现有效联结该方法应用于具有加工硬化趋势的材料。接合所必要的力减小，从而使工具可以承受这一机械载荷。根据本专利技术，已经确定的是，特别对于具有严重加工硬化的金属薄板材料来说，由于材料在压应力下材料总是试图向外移动并且逆着冲头动作的方向而流回，故延展很难进行。在接合作业中，通过在待接合件上加压，可以防止这种逆向流动，通过这种方式开始的延展，金属薄板材料在冲模的工作区域内强制形成联结接合件。对于具有特别加工硬化趋势的材料，该方法也可形成前所未有的良好联结。因为位于接合位置周围的金属薄板件被一定的力压在冲模上，该力大到将材料压在支承物上(这里为冲模)而待接合的材料的体积不再逆着冲头动作的方向流回，可以具体地这样来实现即在镦锻的早期施加的镦锻力用于形成有效的联结。因此，在考虑保护工具的同时，应用较小的力在接合位置产生必要的变形度，也能通过本专利技术的先进的方式得到足够的接合强度。因此，压力接合变得更经济，这是由于由一个接合工具完成的接点的数量显著地增加。绕着接合位置作用在金属薄板件的压力为被动力，该力必须比接合作业中接合件的材料的逆流力大。根据本专利技术，已经确定，如果压力的大小设定为至少在接合过程中金属薄板件在围绕冲头的区域内不会开裂，则压力超过了逆流力。此外，例如对于平坦、均匀的金属薄板件，压力的优选值大约为仅使接合件脱模或防止其在移位状态弯曲所需力的5到8倍。此外，压力最好施加在围绕接合位置的有效接触面积上，该面积的大小为使施加的压力在金属薄板上不留下痕迹，并且冲模件在镦锻时可以从侧面移出。压力工作面要足够大的以使所得的压力负荷不会导致待接合的被夹件的塑性变形，又要尽可能小以便接点在不易觉察的位置形成。已经发现如果金属薄板件在高于环境温度或工具温度的温度下进行接合，金属成型可以得到进一步改进。在这种情况下，假定对于同样的接合力，10℃到50℃温差使得接点的承载能力提高。在此情况下，在使接合件具有相同承载能力的时，接合力将减小多达15％。这样的原因在于加工硬化的减小，这种加工硬化特别发生在奥氏体金属薄板材料的情况中。采用本专利技术的压力接合装置，对于具有明显加工硬化趋势的金属薄板材料进行压力接合是可能的，而不会发生冲头和砧座的塑性变形或工具本体的失效。在这种情况下，由于防止了裂纹，冲头和冲模的模块化结构可以使工具的承载能力更高。因此，工具组可以承受更高的接合压力。对于冲头和砧座轴优选的高强度材料为硬金属或高强度陶瓷。为了以适于其压力的方式支承冲头和砧座轴，它们可以各自支承在平的支承板上。砧座面的形状最好为适于材料流动的环形、平的倒角，而在薄板材料之外可以获得与同一金属薄板底部厚度改进的联结。同时，这种倒角使边缘的压力释放，从而使使用寿命提高。冲头和砧座轴工作面为星形磨削图案，因此，它们的使用寿命进一步提高且材料流动得到改善。本专利技术的进一步改进可通过下述描述和从属权利要求而获得。本专利技术将参照附图中示出的解释性实施例而详细说明，其中附图说明图1简要示出压力接合装置的第一解释性实施例的局部剖开的侧视图；图2示出根据本专利技术的压力接合装置又一解释性实施例的带有压制件的冲模的局部剖开的侧视图；图3为图2中冲头工作面的平面图；图4为根据压力接合装置另一解释性实施例的砧座的侧视图5为图4的砧座轴工作面的平面图；图6、7和8为图4中标有点划线区域的实施例的放大侧视图；图9a示出采用图1中的装置生产的压力接合件(局部剖开部分)；图9b示出采用不带压制件的装置生产的压力接合件(局部剖开部分)，假定与图9a的接合件底部厚度相同；图10a示出根据图9a的生产的压力接合件；图10b示出采用不带压制件的装置生产的压力接合件(局部剖开部分)，假定由于比图9a、9b、10a中更大接合力而使接合件底部厚度减小。图1示出了压力接合装置的第一解释性实施例，包括带冲头1和冲模2的工具组，冲头和冲模各设置在压力接合工具支架3、4上。在作为中心部分，冲模2具有砧座5，在模具2内，在砧座的顶部形成压力接合模腔7的镦锻台6(砧座工作面)。压力接合模腔7通过冲模件界定材料体积的移位，冲模件以模件8、9的形式相对于镦锻台6垂直伸出，在镦锻作业中可以从侧面移出。模件8、9还通过其各自的顶10和11形成用于待接合金属薄板件12、13的冲模座。为此，随之以相应的接合作业，移出的模件8、9重新返回到位并靠近冲模2，两复位弹簧42、43最好组合在一个弹簧盖中。冲模2可以通过锁紧螺栓14固定在工具支架4上。冲头1具有带冲头工作面16的冲头轴15，以可选择的接合力进入压力接合模腔而进行压力接合作业。在接合作业中本文档来自技高网...

【技术保护点】
压力接合方法，用于通过接合作业连接相互叠压在一起的金属薄板件，其中通过冲头和冲模使在接点位置金属薄板件的材料的体积局部移位并由于垂直于金属薄板的平面的镦锻而接合为材料流，其特征在于，在接合操作中，以足以防止任何逆着冲头动作方向的材料流动的力将环绕接点位置的金属薄板件压在冲模上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯彼得利比格，简鲍伯，詹斯雅各布森，蒂姆库尼，
申请(专利权)人：埃克奥尔德两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]