焊接辅助接合部件制造技术

本发明专利技术涉及一种焊接辅助接合部件(1)，利用该焊接辅助接合部件(1)，可以在由难焊接材料制成的第一部件A和由可焊接性材料制成的第二部件之间建立焊接连接，更具体地为电阻焊接连接。焊接辅助接合部件的特征在于圆柱形冲压轴(10)，该冲压轴(10)可以基本上无旋转地冲压到第一部件A中。冲压轴(10)具有元件头部(30)，在该元件头部(30)的头部下侧(34)处，仅布置有沿冲压轴(10)的方向轴向突出的一个连续的周向夹紧环(40)。

Welding of auxiliary joint components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】焊接辅助接合部件
本专利技术涉及一种焊接辅助接合部件，利用该焊接辅助接合部件可以在由可焊接性差的材料制成的第一部件和由可焊接材料制成的第二部件之间建立焊接连接，更具体地为电阻焊接连接。此外，本专利技术涉及制造这种焊接辅助接合部件的方法以及借助于焊接辅助接合部件制造第一部件和第二部件之间的相应连接的方法。最后，本专利技术还涉及一种部件组合物，其包括至少一个第一部件和上述焊接辅助接合部件。
技术介绍
在相当长的一段时间内，例如汽车工业对两个部件之间的焊接连接的制造有很大的需求，两个部件中至少一个部件由不可焊接或可焊接性差的材料制成。这些材料尤其包括铝或塑料。虽然这样的材料由于其性质而不适合于制造焊接连接，但是它们应当可用于有效的例如电阻焊接。为此，由不可焊接或可焊接性差的材料制成的这种部件设置有由可焊接材料制成的焊接辅助接合部件。在DE102004025492A1和WO2014/048885A2中尤其公开了描述如上所述的部件构造以及焊接辅助接合部件的使用的方法。已知的焊接辅助接合部件被调整为进行电阻焊接，特别是在其形状上。在电阻焊接中，在焊接辅助接合部件中产生高电流，使得在焊接辅助接合部件与至少一个第二部件之间的接触区域中产生材料的熔化，从而在焊接辅助接合部件与第二部件之间产生焊接连接。这种焊接辅助接合部件例如在DE4237361A1中有所描述。该焊接辅助接合部件包括圆柱形轴，该圆柱形轴具有布置在一端处的元件头部和布置在另一端处的焊接螺柱。元件头部的特征在于在其头部下侧面向轴的环形凸缘。该环形凸缘布置在头部下侧的径向外边缘处，使得环形凸缘形成头部下侧的径向外边缘，并且因此也形成元件头部的径向外边缘。在此描述的焊接辅助接合部件主要被压入铝部件，特别是铝板。在该压入过程中，焊接辅助接合部件的轴产生引导开口，并且环形凸缘朝向孔的中心压缩冲压的引导开口的露出部。以这种方式，消除了轴与部件中的开口之间的任何间隙。同时，环形凸缘还使材料径向向外移动，材料可以不受阻碍地流出。由于环形凸缘的径向外部布置及其楔形截面形状，元件头部的这种成形支持焊接辅助接合部件深入到铝部件中。因此，不仅焊接螺柱而且元件轴的一部分也不利地突出超过第一部件的自由表面，因此阻碍了将来的焊接过程。在DE102014201871A1中描述了用于电阻焊接的另一焊接辅助接合部件。与上述电阻焊接元件相比，元件头部的下侧包括至少两个刚性的、连续的周向冲压环，至少两个冲压环在轴向方向上从元件头部的下侧突出并且在径向方向上彼此间隔开。与上述的焊接辅助接合部件相比，在元件头部的下侧处的冲压环用于选择性的接合点的密封。为此目的，冲压环被压入或冲压到第一部件的面向头部下侧的表面中。这防止诸如湿气和/或灰尘的腐蚀性介质渗透到元件头部和相邻部件之间的间隙中。这尤其通过径向布置在外侧的第一冲压环来实现。径向内部的冲压环提供内密封，这例如在电阻焊接过程中防止气体泄漏到外部或防止可选地使用的粘合剂泄露。因此，被移位材料的材料流动方向并不重要。相反，仅应确保至少两个冲压环由相邻部件的材料包围。尤其是在部件材料中嵌入冲压环确保了想要的密封。然而，已经发现，正是彼此相邻的冲压环的相反的材料位移导致在部件表面处产生压缩应力的材料堵塞。这些压缩应力阻碍焊接辅助接合部件的进入，因此不利地影响了焊接辅助接合部件的接合过程。基于所讨论的现有技术，本专利技术的目的是提供一种焊接辅助接合部件，该焊接辅助接合部件可容易且可靠地压入部件中。此外，本专利技术的目的是提供借助于焊接辅助接合部件的两个部件之间的相应连接、借助于焊接辅助接合部件的这两个部件的连接方法、以及这种焊接辅助接合部件的制造方法。
技术实现思路
上述目的通过根据独立权利要求1的焊接辅助接合部件、通过根据独立权利要求20的至少一个部件与所述焊接辅助接合部件之间的连接、通过根据独立权利要求24的至少一个第一部件与焊接辅助接合部件的部件组合物的制造方法、以及通过根据独立权利要求28的焊接辅助接合部件的制造方法来解决。本专利技术的有利设计和进一步发展源自以下说明书、附图和所附权利要求。利用本专利技术的焊接辅助接合部件，可在由可焊接性差的材料制成的第一部件和由可焊接的材料制成的第二部件之间建立焊接连接，特别是电阻焊接连接。为此，本专利技术的焊接辅助接合部件包括以下特征：冲压轴，该冲压轴可大致无旋转地压入第一部件中，该冲压轴沿着焊接辅助接合部件的纵向轴线延伸，并且该冲压轴具有在第一轴向端部处的元件头部以及在第二轴向端部处的从冲压轴沿轴向方向突出的焊接接触区域。焊接辅助接合部件的元件头部径向延伸超过冲压轴并且包括背离轴的头部上侧和面向轴的头部下侧，所述头部上侧和头部下侧通过径向界定元件头部的周向面或圆柱形侧面彼此连接。此外，所述元件头部的特征在于，所述头部下侧包括至少一个夹紧环，所述至少一个夹紧环围绕所述冲压轴连续地周向延伸并且沿所述冲压轴的方向轴向地突出，并且所述至少一个夹紧环布置在距所述冲压轴第一径向距离处，所述至少一个夹紧环具有三角形状的截面形状，所述至少一个夹紧环沿所述冲压轴的轴向方向锥化并且在背离所述冲压轴的一侧与所述元件头部的所述周向面径向间隔布置。焊接辅助接合部件的特征在于元件头部的特定设计，即元件头部的下侧。该元件头部的下侧具有连续的周向夹紧环，该周向夹紧环选择性地布置成与圆柱形冲压轴和元件头部的径向外侧间隔开。优选的夹紧环被设计成通过相应转向的材料流夹紧冲压轴，并且同时不妨碍焊接辅助接合部件穿透到第一部件中。因此，优选地，夹紧环相对于待紧固在第一部件中的冲压轴的径向位置与夹紧环的截面形状或位移体积相适应。根据本专利技术的优选实施例，夹持环选择性地仅单独地用在头部下侧处，且距元件头部的径向外边缘足够距离。以这种方式，由夹紧环产生的材料流用于径向向内夹紧冲压轴并且径向向外用于进一步夹紧焊接辅助接合部件的周围材料，而不会与另一冲压环引起阻碍性材料移位(参见上文的现有技术)。此外，夹紧环在元件头部的下侧处的布置确保了径向向外定向的材料流不会在没有影响的情况下特别是沿自由部件表面的方向流出。然而，这些效果也可通过与类似几何形状的另一夹紧环的组合或通过使用冲压环来实现，该另一夹紧环与冲压轴同心地并径向向外地布置。优选地，夹紧环也具有三角形的截面。优选地，冲压环形成为加厚的或球形的，而不实现定向的材料流动。根据上述焊接辅助接合部件的优选实施例，夹紧环在背离冲压轴的一侧被头部下侧处的径向延伸的外环面和/或头部下侧处的至少一个外环包围，所述至少一个外环围绕冲压轴连续地或开放地周向延伸并且沿冲压轴的方向轴向地突出。在这种情况下，优选地，外环具有夹紧环或冲压环的形状。为了支持焊接辅助接合部件在部件中的紧固，已经证明有利的是，除了夹紧环之外，还在元件头部的头部下侧处设置至少一个附加环。优选地，该环布置成使其围绕上述夹紧环。根据其设计，该外环具有与上述夹紧环相同的形状或实施为冲压环。作为外环的附加夹紧环支持焊接辅助接合部件在部件中的紧固。此外，该附加夹紧环有利地增加了沿冲压轴的方向的材料流，并且因此增加了冲压轴和整个焊接辅助接合部件在部件中的夹紧。然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接辅助接合部件(1)，利用该焊接辅助接合部件可在可焊接性差的材料的第一部件(A)和可焊接的材料的第二部件之间建立焊接连接，特别是电阻焊接连接，所述焊接辅助接合部件包括以下特征：/na.冲压轴(10)，其可大致无旋转地冲压到所述第一部件(A)中，所述冲压轴(10)沿着所述焊接辅助接合部件(1)的纵向轴线(L)延伸并且具有在第一轴向端部处的元件头部(30)以及在第二轴向端部处的从所述冲压轴(10)沿轴向方向突出的焊接接触区域(60)，/nb.所述元件头部(30)径向地延伸超过所述冲压轴(10)，并且包括背离所述轴的头部上侧(32)和面向所述轴的头部下侧(34)，所述头部上侧(32)和所述头部下侧(34)通过周向面(36)彼此连接，所述周向面(36)径向地界定所述元件头部(30)，并且其中/nc.所述头部下侧(34)包括至少一个第一夹紧环(40)，所述第一夹紧环(40)以封闭的方式围绕所述冲压轴(10)延伸并且沿所述冲压轴(10)的方向轴向突出，/nc1.所述第一夹紧环(40)布置在距所述冲压轴(10)第一径向距离处，/nc2.所述第一夹紧环(40)具有沿所述冲压轴(10)的轴向锥化的三角形的截面形状，且/nc3.所述第一夹紧环(40)在背离所述冲压轴的一侧与所述元件头部(30)的所述周向面(36)径向间隔布置。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170711 DE 102017115529.51.一种焊接辅助接合部件(1)，利用该焊接辅助接合部件可在可焊接性差的材料的第一部件(A)和可焊接的材料的第二部件之间建立焊接连接，特别是电阻焊接连接，所述焊接辅助接合部件包括以下特征：
a.冲压轴(10)，其可大致无旋转地冲压到所述第一部件(A)中，所述冲压轴(10)沿着所述焊接辅助接合部件(1)的纵向轴线(L)延伸并且具有在第一轴向端部处的元件头部(30)以及在第二轴向端部处的从所述冲压轴(10)沿轴向方向突出的焊接接触区域(60)，
b.所述元件头部(30)径向地延伸超过所述冲压轴(10)，并且包括背离所述轴的头部上侧(32)和面向所述轴的头部下侧(34)，所述头部上侧(32)和所述头部下侧(34)通过周向面(36)彼此连接，所述周向面(36)径向地界定所述元件头部(30)，并且其中
c.所述头部下侧(34)包括至少一个第一夹紧环(40)，所述第一夹紧环(40)以封闭的方式围绕所述冲压轴(10)延伸并且沿所述冲压轴(10)的方向轴向突出，
c1.所述第一夹紧环(40)布置在距所述冲压轴(10)第一径向距离处，
c2.所述第一夹紧环(40)具有沿所述冲压轴(10)的轴向锥化的三角形的截面形状，且
c3.所述第一夹紧环(40)在背离所述冲压轴的一侧与所述元件头部(30)的所述周向面(36)径向间隔布置。


2.根据权利要求1所述的焊接辅助接合部件(1)，其中所述夹紧环(40)在背离所述冲压轴的一侧被所述头部下侧(34)处的径向延伸的外环面(38)和/或所述头部下侧(34)处的至少一个外环包围，所述外环以闭合或中断的方式围绕所述冲压轴(10)延伸并且沿所述冲压轴(10)的方向轴向突出。


3.根据权利要求2所述的焊接辅助接合部件(1)，其中所述外环具有夹紧环(40)或冲压环(70)的形状。


4.根据前述权利要求1至3中的一项所述的焊接辅助接合部件(1)，其中所述夹紧环(40)在面向所述冲压轴的一侧布置成邻近所述头部下侧(34)处的径向延伸的内环面和/或邻近所述头部下侧(34)处的至少一个内环，所述至少一个内环以闭合或中断的方式围绕所述冲压轴(10)延伸并且沿所述冲压轴(10)的方向轴向突出。


5.根据权利要求4所述的焊接辅助接合部件(1)，其中所述至少一个内环具有夹紧环(40)或冲压环(70)的形状。


6.根据前述权利要求之一所述的焊接辅助接合部件(1)，其中，所述夹紧环(40)的轴向截面形状由径向内环侧(42)和径向外环侧(44)形成，优选地，所述夹紧环(40)的所述内环侧(42)与所述冲压轴(10)，特别是与所述冲压轴的所述纵向轴线围成在10°≤α≤70°的范围内的，优选为50°的倾斜角α。


7.根据权利要求6所述的焊接辅助连接件(1)，其中所述外环侧(44)与所述头部下侧(34)围成在70°≤β≤110°范围内的角度β。


8.根据前述权利要求之一所述的焊接辅助接合部件(1)，其中至少一个夹紧环(40)的截面形状近似为直角三角形，该直角三角形的斜边面向所述冲压轴(10)。


9.根据前述权利要求3至8之一所述的焊接辅助接合部件(1)，其中所述冲压环(70)包括球形截面形状。


10.根据权利要求1所述的焊接辅助接合部件(1)，所述焊接辅助接合部件(1)在所述头部下侧(34)处仅具有一个夹紧环(40)，所述一个夹紧环(40)以封闭的方式围绕所述冲压轴(10)延伸并且布置在距所述冲压轴(10)第一径向距离处，并且所述一个夹紧环(40)具有沿所述冲压轴(10)的轴向锥化的三角形的截面形状，并且所述一个夹紧环(40)在背离所述冲压轴的一侧具有在所述头部下侧(34)处的径向延伸的外环面(38)，所述外环面(38)过渡到所述元件头部(30)的所述周向面(36)。


11.根据前述权利要求之一所述的焊接辅助接合部件(1)，所述焊接辅助接合部件(1)包括在所述冲压轴(10)和相邻的夹紧环(40)或相邻的冲压环(70)之间的在所述头部下侧处的凹槽(50)，所述凹槽沿所述元件头部(30)的方向凹入。


12.根据权利要求11所述的焊接辅助接合部件(1)，其中，所述元件头部(30)在所述凹槽的部分中具有比所述凹槽和所述夹紧环和/或所述冲压环(70)的外侧更大的沿所述冲压轴(10)的纵向方向的厚度。


13.根据前述权利要求之一所述的焊接辅助接合部件(1)，其中所述元件头部(30)的头部直径(D30)与圆柱形冲压轴(10)的轴直径(D10)的比率大于或等于2。


14.根据前述权利要求之一所述的焊接辅助接合部件(1)，其中所述冲压轴(10)的轴直径D10与所述夹紧环(40)的外径D40相比约为0.5D40≤D10≤0.8D40。


15.根据前述权利要求之一所述的焊接辅助接合部件(1)，其中所述冲压轴(10)具有在3mm≤D10≤8mm的范围内的轴直径D10，优选地D10＝4mm或D10＝5mm，所述元件头部(30)具有在7mm≤D30≤12mm的范围内的头部直径D30，优选地，D30＝10mm，所述夹紧环(40)具有在4mm≤D40≤10mm的范围内的环直...

【专利技术属性】
技术研发人员：托斯滕·达特，谢尔盖·哈特维格毕盖罗，
申请(专利权)人：伯尔霍夫连接技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE