DE102016113357A1

DE102016113357A1 - Connection method for sheet metal materials and vehicle body or chassis

Info

Publication number: DE102016113357A1
Application number: DE102016113357.4A
Authority: DE
Inventors: Xiangfan Fang; Fan Zhang
Original assignee: Enova Tech GmbH; ENOVA TECHNOLOGIE GmbH
Current assignee: Enova Tech GmbH; ENOVA TECHNOLOGIE GmbH
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2017-02-02
Also published as: CN105598566A; CN105598566B

Abstract

Diese Erfindung liefert ein Verbindungsverfahren für Blechwerkstoffe. Es beinhaltet folgende Schritte: Schritt 1: Man wählt einen Halbhohlniet, welcher mit dem ersten Blechwerkstoff verschweißbar ist. Schritt 2: Das Nietelement wird in den zweiten Blechwerkstoff eingeführt. Durch die Pressverformung mittels eines Werkzeugs entsteht ein Verbindungsadapter. Der Schenkel des Niets ragt aus dem zweiten Werkstoff heraus und wird durch die Verformungskraft in Richtung des Nietkörpers gedrückt. Zusammen mit dem Nietkörper wird dieser in zwei Richtungen nach innen und außen verbreiternd verdrückt und formt so die zweite unebene Oberfläche. Diese zweite Oberfläche beinhaltet zwei Bereiche und weist eine gleichmäßige Krümmung auf. Der eine Bereich entsteht, wenn der Schenkel durch die Werkzeugverpressungen nach innen verformt wird. Die Verformung des Schenkels nach außen führt zu einem weiteren Bereich, einem Flansch, dessen Wandstärke von innen nach außen hin abnimmt und den zweiten Werkstoff eng umklammert Schritt 3: Der erste Blechwerkstoff wird auf die erste Oberfläche gelegt Schritt 4: Der Blechwerkstoff 1 wird mit dem Verbindungsadapter mittels Widerstandspunktschweißen verschweißt. Die Vorteile sind einerseits, dass die Presskraft für einen Halbhohlniet niedrig ist, sodass die vorhandenen Umformpressen verwendet werden können. Anderseits ist der Kontakt zur Schweißelektrode stabil, weil die Krümmungsfläche einen gleichmäßigen Krümmungsradius aufweist. Damit wird die Punktschweißqualität erhöht und der Elektrodenverschleiß reduziert.This invention provides a bonding method for sheet materials. It includes the following steps: Step 1: Select a semi-tubular rivet, which can be welded to the first sheet metal material. Step 2: The rivet element is inserted into the second sheet material. The press deformation by means of a tool creates a connection adapter. The leg of the rivet protrudes out of the second material and is pressed by the deformation force in the direction of the rivet body. Together with the rivet body, it is widened in two directions widening inwards and outwards, thus forming the second uneven surface. This second surface contains two areas and has a uniform curvature. One area is created when the leg is deformed inwards by the tool pressings. The deformation of the leg to the outside leads to another area, a flange whose wall thickness decreases from the inside to the outside and tightly clasps the second material Step 3: The first sheet material is placed on the first surface Step 4: The sheet material 1 is with the Connection adapter welded by resistance spot welding. The advantages are on the one hand, that the pressing force for a half-tubular rivet is low, so that the existing forming presses can be used. On the other hand, the contact with the welding electrode is stable because the curvature surface has a uniform radius of curvature. This increases the spot weld quality and reduces electrode wear.

Description

Technischer Bereich:Technical part:

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verbindungsverfahren für Blechwerkwerkstoffe in der Fahrzeugkarosserie oder -fahrwerk. Es geht insbesondere um ein Verfahren zur Verbindung von miteinander nicht verschweißbaren Werkstoffen.The invention relates to a joining method for sheet metal materials in the vehicle body or chassis. It is in particular a method for the connection of non-weldable materials.

Hintergrundtechnik:Background Art:

Die Karosserie und das Fahrwerk von modernen Fahrzeugen (bis auf Motor und Getriebe) werden durch Zusammenbau von Bauteilen aus Stahl und leichteren Werkstoffen wie Aluminium (Al), Magnesium (Mg) und Faserverbundkunststoffen (FVK) hergestellt.The bodywork and chassis of modern vehicles (except the engine and transmission) are made by assembling components made of steel and lighter materials such as aluminum (Al), magnesium (Mg) and fiber reinforced plastics (FRP).

Aufgrund der Anforderungen an den Leichtbau und der Reduzierung der Herstellungskosten werden die Tendenzen zum Bau von Fahrzeugen aus verschiedenen Werkstoffen verstärkt. Wird der richtige Werkstoff an der richtigen Stelle eingesetzt, kann eine gute Balance zwischen Fahrzeuggewicht und -herstellungskosten entstehen.Due to the requirements of lightweight construction and the reduction of manufacturing costs, the tendencies to build vehicles made of different materials are being intensified. Using the right material in the right place can create a good balance between vehicle weight and manufacturing costs.

Um die verschiedenen Werkstoffe miteinander zu verbinden, wurden in den letzten Jahren viele Verfahren entwickelt. Dazu zählen u. a. Kleben, Stanznieten, Tox, Clinching sowie die Kombination der genannten Methoden. Beim Clinching oder Tox werden durch Nutzung von zylindrischen Stempeln, die zu verbindenden Werkstoffe in die Matrix eingepresst, sodass durch die plastische Verformung der Werkstoffe ein Formschluss entsteht.In order to combine the different materials, many methods have been developed in recent years. These include u. a. Bonding, punch riveting, Tox, Clinching and the combination of the mentioned methods. In Clinching or Tox, cylindrical dies are used to press the materials to be bonded into the matrix so that the plastic deformation of the materials creates a positive fit.

Bei der Verbindung der verschiedenen Werkstoffe, müssen dann im Fahrzeugbau verschiedene neue Verfahren eingesetzt werden. Damit verbunden müssen neue spezielle Anlagen installiert werden, die mit Zusatzkosten und Zusatzprozessen verknüpft sind. Dadurch werden die Herstellungskosten erhöht, was die Realisierung der Multi-Material-Struktur wesentlich erschwert.When connecting the different materials, then in vehicle construction, various new procedures must be used. Associated with this, new special systems must be installed, which are linked to additional costs and additional processes. As a result, the production costs are increased, which makes the realization of the multi-material structure considerably more difficult.

Der Hauptgrund ist die Vorherrschaft des Widerstandspunktschweißens in der traditionellen Fahrzeugfertigung. In einer Karosserie werden zwischen 2000 und 6000 Schweißpunkte mittels Widerstandspunktschweißen eingebracht. Darüber hinaus werden MAG/MIG Schweißen oder Laserschweißen eingesetzt, die Schweißnähte von einer Seite erzeugen. Wenn nun Karosserien aus Stahl und Aluminium oder anderen Leichtbauwerkstoffen hergestellt und die oben genannten Verfahren wie Kleben, Stanznieten oder Clinching verwendet werden sollen, müssen viele neue Anlagen verwendet werden, wodurch im Fahrzeugzusammenbau viele neue Investitionen getätigt werden müssen, was wiederum die Leichtbaukosten drastisch erhöht.The main reason is the predominance of resistance spot welding in traditional vehicle manufacturing. In a body between 2000 and 6000 spot welds are introduced by resistance spot welding. In addition, MAG / MIG welding or laser welding is used to create welds from one side. Now, if bodies made of steel and aluminum or other lightweight materials and the above-mentioned methods such as gluing, punching riveting or clinching to be used, many new equipment must be used, which in vehicle assembly many new investments must be made, which in turn dramatically increases the cost of lightweight construction.

Um das Verbindungsproblem zwischen verschiedenen Werkstoffen zu lösen, und dabei die existierenden Widerstandspunktschweißanlagen insbesondere für Aluminium und Stahl beizubehalten, wurden viele Versuche unternommen. Nachfolgend werden einige bekannte Techniken vorgestellt.

Bekannte Technik 1: In Patent DE 10015713 A1 wurde ein Verfahren offengelegt, bei dem ein Vollniet ins Al-Blech eingebracht wird. Dabei soll eine I Form entstehen, die das Al-Blech einklemmt. Anschließend soll das Al-Blech über das Stahlnietelement mit einem anderen Stahlblech mittels Widerstandspunktschweißen verschweißt werden. Dieses Nietelement weist zwei ebene Oberflächen auf. In dieser Offenlegung wurde nicht beschrieben, wie ein Vollnietelement in das Al-Blech eingebracht wird und wie zwei ebene Oberflächen entstehen sollen. In einer realen Produktion können mit Hilfe existierender Nietelemente und Niettechnologien keine solche Verbindungselemente hergestellt werden. Ein derartig geformtes Nietelement könnte durch Verpressen des Vollniets unter sehr hohem Druck bei erhöhten Temperaturen, wie z. B. Schmieden, erzeugt werden. Normale Hochdruckumformung benötigt sehr hohe Umformkräfte. Zudem können durch die Umformungen Materialdopplungen und/oder Rissbildung entstehen, sodass eine beidseitige glatte Oberfläche nicht erzeugt werden kann, wie in DE 10015713 A1 beschrieben wurde. Die einzelnen Bauteile eines Fahrzeugs werden mithilfe mehrerer Schweißpunkte- in einigen Fällen bis 100 Stück – verbunden und dementsprechend muss jeweils die gleiche Anzahl an Verbindungselementen eingebracht werden. Mit der hier beschriebenen Methode kann die Pressenkraft in den derzeit üblichen Umformpressen für die Blechumformung im Fahrzeugbau nicht aufgebracht werden. Damit dieses Verfahren angewendet werden kann, muss die Pressenkraft deutlich erhöht werden. Der Autohersteller muss neue Umformpressen mit sehr hoher Pressenkraft anschaffen. Außerdem wurde in dieser Offenlegung keinerlei Angabe zu den Geometrien und Abmessungen des Nietelements gemacht. Gemäß dieser Auslegung fanden der Erfinder dieses Patentes und weitere Personen heraus, dass bei Verwendung marktüblicher Nietelemente fürs Stanznieten, zwar eine ähnliche Verbindung hergestellt werden kann, die Festigkeit dieser Verbindung jedoch deutlich niedriger ist als beim Stanznieten. (siehe: Böllhof, RIVSET Stanzniettechnik für perfekte Verbindungen: http://www.boellhoff.de/en/de/site_services/downloadcenter.php; H. Rudolf, T. Broda, M. Bielenin C. Kotschote und Y. Yang, Punktförmiges Schweißen von Al-Stahl-Blechverbindungen für den Karosseriebau, DVS, 2012 ). Der Grund hierfür ist, dass das Aluminium-Blech beim Schweißen erhitzt wird und schmilzt. Dadurch ist die Verbindungsqualität sehr instabil und die Verbindungsfestigkeit niedrig und stark streuend.

In order to solve the connection problem between different materials, while maintaining the existing resistance spot welding equipment especially for aluminum and steel, many attempts have been made. Below are some known techniques are presented.

Known technique 1: In patent DE 10015713 A1 has disclosed a method in which a solid rivet is introduced into the Al sheet. In this case, an I form to emerge, which clamps the Al sheet. Subsequently, the aluminum sheet is to be welded via the steel rivet element with another steel sheet by means of resistance spot welding. This rivet element has two flat surfaces. In this disclosure, it has not been described how a rivet element is inserted into the Al sheet and how two flat surfaces are to be formed. In real production, such fasteners can not be made using existing rivet elements and rivet technologies. Such a shaped rivet element could by pressing the Vollniets under very high pressure at elevated temperatures, such as. B. forging produced. Normal high-pressure forming requires very high forming forces. In addition, due to the deformations, material doubling and / or cracking may occur, so that a smooth surface on both sides can not be produced, as described in DE 10015713 A1. The individual components of a vehicle are connected by means of several welding points - in some cases up to 100 pieces - and accordingly, in each case the same number of connecting elements must be introduced. With the method described here, the pressing force in the currently customary forming presses for sheet metal forming in vehicle construction can not be applied. For this method to be used, the press force must be increased significantly. The automaker has to acquire new forming presses with very high press force. In addition, no disclosure was made in this disclosure of the geometry and dimensions of the rivet element. According to this interpretation, the inventor of this patent and others found that, while using a commercially available rivet element for punch riveting, although a similar connection can be made, the strength of this connection is significantly lower than that of punch riveting. (please refer: Böllhof, RIVSET punch riveting technology for perfect connections: http://www.boellhoff.de/en/de/site_services/downloadcenter.php; H. Rudolf, T. Broda, M. Bielenin C. Kotschote and Y. Yang, point-shaped welding of Al-steel sheet metal joints for body construction, DVS, 2012 ). The reason for this is that the aluminum sheet is heated during welding and melts. As a result, the connection quality is very unstable and the connection strength is low and very scattering.

Zusammengefasst kann gesagt werden, dass mit dem Verfahren gemäß DE 10015713 A1 zwar vermieden werden kann, dass im Schweißzusammenbau des Fahrzeuges mehr und neue Verbindungstechniken mit neuen zusätzlichen Investitionen verwendet werden, im Gegenzug aber in der Fertigung von Blechbauteilen im Presswerk neue Pressen mit höherer Pressenkraft erforderlich werden, damit das Nietelement in die gewünschte Form umgeformt wird. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit stark reduziert. Seit der Patentanmeldung im 2000 hat der Erfinder keinen Prüfantrag gestellt und es fand keine Anwendung.

Bekannte Technik 2: Patent EP 2127797 A1 (Offenlegung am 2.12.2009) beschreibt ein anderes Verbindungsverfahren. Zuerst wird hier ein T-förmiges Stahlnietelement in einen Aluminium-Blechwerkstoff eingebracht, wobei das T-förmige Stahlnietelement oben zum Kopf hin dünn und unten dick ist. Zum Nietkopf hin ist eine konkave Nut vorgesehen. Mit diesem Nietelement wird durch Pressen unter Verwendung eines Werkzeugs das Aluminium-Blech gelocht. Anschließend wird das Nietelement durch das obere und untere Werkzeug verpresst, sodass das Nietelement das Aluminium-Blech umklammert und das Nietelement im Aluminium-Blech befestigt wird. Zum Schluss wird das Aluminium-Blech über das Nietelement mit dem Stahlblech mittels Widerstandspunktschweißen verbunden. Hier befindet sich der Verbindungspunkt zwischen Nietelement und Stahlblech im unteren Bereich der Niete (also am Ende der Nietelementspitze). Dabei sind die Oberflächen des T-förmigen Stahlnietelementes beide eben. Die Hauptschwäche ist, dass das Nietelement beidseitig eben ist. Das Nietelement muss das Aluminium-Blech stark verformen, um die konkave Nut mit Aluminium-Material zu füllen, sodass eine Verbindung zwischen Aluminium-Blech und Nietelement entsteht. Dazu wird eine erhöhte Pressenkraft benötigt. Hinzu kommt, dass durch die konkave Nut im Nietkopf der Nietkopf dicker wird, sodass die Schweißbarkeit des Nietelements mit dem Stahlblech reduziert wird. Gleichzeitig verlangt das Verfahren, dass der Durchmesser der Niete vergrößert wird, damit die Größe des Schweißpunktes beim Widerstandspunktschweißen die Anforderungen an die Punktgröße erfüllt. Das führt zu Mehrgewicht. Außerdem wird die Blechdicke des Aluminium-Blechwerkstoffs auf der unteren Seite durch die Verformungsmechanismen dieses Verfahrens verdünnt. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften des Bauteils verschlechtert. Experimentelle Versuche zeigen, dass mit dem Verfahren gemäß EP 2127797 A1 die Verbindungsfestigkeit, ermittelt durch einen Kreuzzugversuch, nur 2KN beträgt.
Bekannte Technik 3: deutsches Patent DE 4237361 C2 (Offenlegung am 19.9.1996) liefert eine weitere Verbindungsmethode. In einem Aluminium-Blech wird ein Vollniet aus Stahl eingebracht und anschließend mit Hilfe dieses Niets mit einem Stahlblech unten mittels Widerstandpunktschweißen verbunden. Charakteristisch ist, dass am Nietkopf eine Spitze vorgesehen ist, die in das Al-Blech einprägt und damit mit dem Aluminium-Blech verbunden wird. Zudem ist der Vollniet am Ende spitz, was eine Verschweißung mit dem Stahlblech unten erleichtert. Der Nachteil dieser Methode ist, dass der Stahlniet und das Aluminium-Blech nur durch die eingeprägte Spitze und die Reibung im Lochbereich verbunden ist und damit keine feste zuverlässige Verbindung vorhanden ist. Beim Transport der Bauteile können die eingebrachten Nieten leicht wieder abfallen. Außerdem würde, wenn das Verfahren zum Verbinden von FVK verwendet werden soll, die Spitze des Nietkopfes die Faser des FVKs durchschneiden und die Verbindungseigenschaften und Bauteileigenschaften reduzieren.
Bekannte Technik 4: Europäisches Patent EP 0967044 A2 (Offenlegung am 25.6.1998) beschreibt ein ähnliches Verfahren wie oben in DE 4237361 C2 dargestellt wurde. Hier wird ebenfalls im Aluminium-Blech ein Nietelement eingebracht, über welches die Schweißverbindung mit dem Stahlblech hergestellt wird, wobei unterschiedliche Formen der Nietelemente gewählt werden. Diese beiden Verfahren können nicht sicherstellen, dass die Nietelemente, die während der Herstellungsprozesse der Blechbauteile in die Aluminium-Blechbauteile eingebracht wurden, beim Transport dieser Bauteile nicht abfallen können. Eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens ist, dass bei der Pressteilherstellung zuvor entsprechende Löcher vorgestanzt werden, ohne die Niete hinein zu bringen. Erst beim Schweißen werden die Niete eingebracht. Danach werden diese durch Widerstandspunktschweißen mit dem Stahlblech unten verschweißt. Da die Niete erst beim Schweißen ins Bauteil eingebracht werden, müssen in den Schweißanlagen zusätzliche Nietzufuhr und -transportvorrichtungen installiert werden. Außerdem muss während des Schweißens die Elektrodenkraft erhöht werden, damit der Nietkörper sich beim Schweißen durch die kombinierte Wirkung von hoher Temperatur und Presskraft verformt und den Raum zwischen Nietkörper und dem Loch mit Material füllt. Diese Methode kann zwar weiterhin das Widerstandpunktschweißverfahren verwenden, dabei muss jedoch aufgrund der höheren Elektrodenkraft die Festigkeit und Steifigkeit der Schweißzange erhöht werden. Daher könnten die Lasttraganforderungen und die Kosten für den Schweißroboter erhöht werden. Außerdem kann, wenn der Flansch zum Verbinden nicht horizontal, sondern vertikal oder schräg liegt, das Nietelement sehr leicht abfallen, was dann zum Stillstand der Produktionslinie führt.
Bekannte Technik 5: deutsches Patent DE 102010053608 A1 (Offenlegung am 14.06.2012) veröffentlicht ebenfalls eine Verbindungsmethode. Ein Vollnietelement wird in das Aluminium-Blech (oder ein anderes mit dem Element nicht verschweißbares Material) eingestanzt. Nach dem Einstanzen wird das Nietelement unter Einwirkung eines Werkzeugs verformt. Das eine Ende des Niets ist eben, das andere Ende ist durch die Verformung uneben. Das ebene Ende wird mit einem Stahlblech (oder einem anderen mit dem Nietelement verschweißbaren Material) mittels Widerstandspunktschweißen verschweißt. Das Manko dabei ist: (1). Um das Nietelement in das Aluminium-Blech einzustanzen und mit diesem zu verbinden, werden höhere Kräfte für die Nietverformung benötigt; (2). Beim Schweißen des Nietelementes mit dem Stahlblech verursacht die unebene Fläche durch die Schweißkraft einen erhöhten Verschleiß der Elektrode.
Bekannte Technik 6: Stanznieten mittels Halbhohlniet ist eine häufig verwendete Technik. Diese typische Methode findet man u. a. in ”Prozessparameter zum Stanznieten mit Halbhohlnieten und Bewertung der Qualität” (Zeitschrift der Universität Tianjing, China, 4. 2007 ). Sie weist folgende Charakteristik auf: der Niet ist mittig halb hohl. Er dient zum Verbinden von zwei Werkstoffen. Dabei wird dieses selbststanzende Nietelement durch eine hohe Presskraft ins Material eingestanzt. Der Schenkel durchbricht das erste Material, um durch die Gegenwirkung der Matrize und des zweiten Materials auseinander zu spreizen und in das zweiten Material einzudringen. Dadurch entsteht eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen zwei Materialien wie beispielsweise eines Stahl- und Aluminium-Blechs. Beim Verbinden von Stahl und Aluminium muss aufgrund des unterschiedlichen elektrochemischen Potentials Kleber zwischen den beiden Materialien aufgetragen werden, um eine Kontaktkorrosion zu verhindern. Beim Einstanzen des Halbhohlniets in das Material, ist eine Seite eben. Aufgrund der Verformung und Wirkung der Matrize wird der Nietschenkel auseinander gedrückt. Das Verfahren hat drei Nachteile: (1). Das Bauteil wird beim Stanznieten beschädigt, dies trifft besonders auf Metalle mit geringerer Duktilität zu. (2). Im Vergleich zum Punktschweißen wird ein breiterer Flansch benötigt, was das Leichtbaupotential des Aluminiums reduziert. (3). Es entstehen zusätzliche Kosten für neue Anlagen.
Bekannte Technik 7: Welt Patent WO 00201 2041 515 A verwendet ebenfalls einen Vollniet zum Schweißen. Wenn der Vollniet ins Aluminium-Blech eingestanzt wird, verformt sich dessen Schenkel nach außen und eine formschlüssige Verbindung entsteht. Über dieses Nietelement werden Verschweißungen mit dem Stahl ausgeführt.

In summary, it can be said that with the method according to DE 10015713 A1 Although it can be avoided that in the welding assembly of the vehicle more and new connection techniques are used with new additional investments, in return but in the production of sheet metal components in the press shop new presses with higher press force are required so that the rivet is formed into the desired shape. As a result, the economy is greatly reduced. Since the patent application in 2000, the inventor has not submitted a test application and it has not been applied.

Known technique 2: Patent EP 2127797 A1 (Disclosure on December 2, 2009) describes another connection method. First, here a T-shaped Stahlnietelement is introduced into an aluminum sheet material, wherein the T-shaped Stahlnietelement is up to the head thin and thick down. Towards the rivet head a concave groove is provided. With this rivet element, the aluminum sheet is punched by pressing using a tool. Subsequently, the rivet element is pressed by the upper and lower tools, so that the rivet element clasps the aluminum sheet and the rivet element is fixed in the aluminum sheet. Finally, the aluminum sheet is connected via the rivet element with the steel sheet by means of resistance spot welding. Here is the connection point between rivet and steel sheet in the lower part of the rivet (ie at the end of Nietelementspitze). The surfaces of the T-shaped Stahlnietelementes are both flat. The main weakness is that the rivet element is flat on both sides. The rivet element must strongly deform the aluminum sheet to fill the concave groove with aluminum material to form a bond between the aluminum sheet and the rivet member. This requires an increased press force. In addition, the rivet head thickens due to the concave groove in the rivet head, so that the weldability of the rivet element with the steel sheet is reduced. At the same time, the method requires that the diameter of the rivet be increased so that the size of the weld spot in resistance spot welding meets the point size requirements. This leads to extra weight. In addition, the sheet thickness of the aluminum sheet material on the lower side is thinned by the deformation mechanisms of this method. As a result, the mechanical properties of the component are deteriorated. Experimental experiments show that with the method according to EP 2127797 A1, the bond strength, determined by a crusher tensile test, is only 2KN.
Known technique 3: German patent DE 4237361 C2 (Disclosure on 19.9.1996) provides another method of connection. In an aluminum sheet, a solid rivet made of steel is introduced and then connected by means of this rivet with a steel sheet below by means of resistance spot welding. It is characteristic that a point is provided on the rivet head, which is impressed into the aluminum sheet and thus connected to the aluminum sheet. In addition, the solid rivet is pointed at the end, which facilitates welding to the steel sheet below. The disadvantage of this method is that the steel rivet and the aluminum sheet is only connected by the impressed tip and the friction in the hole area and thus no solid reliable connection is present. When transporting the components, the introduced rivets can easily fall off again. In addition, if the method is to be used for bonding FRP, the tip of the rivet head would cut through the fiber of the FRP and reduce joint properties and component properties.
Known technique 4: European patent EP 0967044 A2 (Disclosure on 25.6.1998) describes a similar method as in above DE 4237361 C2 was presented. Here, a rivet element is also introduced in the aluminum sheet, via which the welded joint is made with the steel sheet, wherein different shapes of the rivet elements are selected. These two methods can not ensure that the rivet elements that were introduced into the aluminum sheet metal components during the manufacturing processes of the sheet metal components can not fall off during the transport of these components. A further development of this method is that during the production of pressed parts previously corresponding holes are pre-punched without bringing the rivet into it. Only when welding the rivets are introduced. Thereafter, they are welded by resistance spot welding to the steel sheet at the bottom. Since the rivets are introduced into the component only during welding, additional rivet feed and transport devices must be installed in the welding systems. In addition, during welding, the electrode force must be increased so that the rivet body deforms during welding by the combined effect of high temperature and pressing force and fills the space between the rivet body and the hole with material. Although this method can continue to use the resistance spot welding method, the strength and rigidity of the welding gun must be increased due to the higher electrode force become. Therefore, the load bearing requirements and the cost of the welding robot could be increased. In addition, if the flange for connection is not horizontal, but vertical or inclined, the rivet can fall off very easily, which then leads to the stoppage of the production line.
Known technique 5: German patent DE 102010053608 A1 (Disclosure on 14.06.2012) also publishes a connection method. A rivet element is punched into the aluminum sheet (or other material not weldable to the element). After punching, the rivet element is deformed under the action of a tool. One end of the rivet is flat, the other end is uneven due to the deformation. The flat end is welded to a steel sheet (or other material weldable with the rivet element) by resistance spot welding. The shortcoming is: (1). To punch and connect the rivet element into the aluminum sheet, higher forces are required for the rivet; (2). When welding the rivet element to the steel sheet, the uneven surface causes increased wear of the electrode due to the welding force.
Known technique 6: Punch rivets using half-tubular rivets is a commonly used technique. This typical method can be found in, inter alia "Process parameters for punch riveting with semi-tubular rivets and evaluation of quality" (Journal of Tianjing University, China, 4th 2007 ). It has the following characteristics: the rivet is half hollow in the middle. It is used to join two materials. In the process, this self-piercing rivet element is stamped into the material by a high pressing force. The leg breaks through the first material to spread apart by the counteraction of the die and the second material and to penetrate into the second material. This creates a positive and non-positive connection between two materials such as a steel and aluminum sheet. When joining steel and aluminum, because of the different electrochemical potential, glue must be applied between the two materials to prevent contact corrosion. When punching the Halbhohlniets in the material, one side is flat. Due to the deformation and effect of the die, the rivet leg is pushed apart. The method has three disadvantages: (1). The component is damaged during punch riveting, which is particularly true for metals with lower ductility. (2). Compared to spot welding, a wider flange is needed, which reduces the lightweight potential of the aluminum. (3). There are additional costs for new plants.
Known technique 7: World Patent WO 00/201 2041 515 A also uses a solid rivet for welding. When the solid rivet is punched into the aluminum sheet, its leg deforms outwards and a positive connection is formed. This rivet element is used to weld the steel.

In dieser bekannten Technik 7 wird das Aluminium-Blech nur von einer Seite verklemmt, während die andere Seite offen ist. Daher fällt das Nietelement leicht aus dem Bauteil heraus. Außerdem ist hier das Problem der Kontaktkorrosion aufgrund des direkten Kontaktes beider Materialien vorhanden.

Bekannte Technik 8: deutsches Patent DE 10 2004 025 492 A1 veröffentlicht gleichfalls eine Schweißmethode mittels Vollniet. Der Niet weist auf einer Seite viele Spitzen auf. Mit Hilfe der Presskraft der Elektrode und unter gleichzeitiger Erwärmung des Aluminium-Blechs durch die Einwirkung vom elektrischem Strom wird das Aluminium-Blech erweicht und von der Spitze des Nietelements durchdrungen. Nach dem Durchdringen findet zwischen dem Nietelement und Stahlblech eine Verschweißung statt. Die Nachteile sind: (1). Es wird eine komplett neue Schweißanlage benötigt; (2). Es werden eine größere Zangenkraft und damit Schweißzangen mit höherer Festigkeit benötigt; (3). Zusätzliche Niettransportvorrichtungen werden benötigt, da das Nietelement vorher nicht mit dem Blech verbunden ist. Daher kann die existierende Anlage in der Produktion nicht verwendet werden.
Bekannte Technik 9: deutsches Patent DE 102005006253 A1 veröffentlichte eine Schweißmethode, bei der ein Schraubgewinde mit Kopf als Schweißvermittlungsmaterial verwendet wird. Dieses Schraubgewinde wird von einer Seite mit dem Blechmaterial verklemmt, während die andere Seite mit einem anderen Blechwerkstoff verschweißt wird. Während des Schweißens wird dieses Gewinde durch Presskraft verformt. Das Manko ähnelt den der anderen Verfahren mit Vollnieten: (1) Es entsteht ein zusätzlicher Prozessschritt durch das Lochen im Blechmaterial. (2) Das Schraubgewinde wird nicht während der Herstellung des Blechbauteils eingebracht, sondern erst beim Schweißen, wodurch zusätzliche Zuführungs- und Transportvorrichtungen benötigt werden. (3) Beim Schweißen wird eine sehr große Presskraft benötigt, damit diese zusammen mit der Schweißwärme die Schraubgewinde quasi ähnlich wie beim Schmieden verformt und mit dem Stahlblech verschweißt. Aufgrund der sehr großen Kraft wird eine spezielle Schweißzange benötigt.
Bekannte Technik 10: deutsches Patent DE 102007036416 A1 veröffentlichte ein technisches Konzept, deren Inhalt dem der Technik 7 ähnlich ist. Die bekannte Technik 10 benötigt beim Schweißen ebenfalls eine deutlich höhere Kraft, die parallel zur Erwärmungswirkung des Schweißstroms das Nietelement verformt, damit dabei das Aluminium-Blech verklemmen kann. Anschließend wird auf der anderen Seite des Nietelements dieses mit dem Stahlblech verschweißt. Hier sind die oben genannten Nachteile vorhanden, dass die vorhandenen Produktionsanlagen nicht benutzt werden können und zusätzliche Schweißanlagen und Niettransportvorrichtungen benötigt werden.

In this known technique 7, the aluminum sheet is clamped only from one side, while the other side is open. Therefore, the rivet element easily falls out of the component. In addition, the problem of contact corrosion due to the direct contact of both materials is present here.

Known technique 8: German patent DE 10 2004 025 492 A1 also publishes a welding method using solid rivets. The rivet has many tips on one side. With the help of the pressing force of the electrode and with simultaneous heating of the aluminum sheet by the action of the electric current, the aluminum sheet is softened and penetrated by the tip of the rivet element. After penetration takes place between the rivet and steel sheet welding. The disadvantages are: (1). A completely new welding system is needed; (2). It requires a larger force of force and thus welding tongs with higher strength; (3). Additional Niettransportvorrichtungen be required because the rivet element is not previously connected to the plate. Therefore, the existing plant can not be used in production.
Known technique 9: German patent DE 102005006253 A1 has published a welding method using a head screw thread as a welding-imparting material. This screw thread is clamped from one side with the sheet material, while the other side is welded to another sheet metal material. During welding, this thread is deformed by pressing force. The drawback is similar to that of the other rivet methods: (1) An additional process step is created by punching in the sheet material. (2) The screw thread is not introduced during the production of the sheet metal component, but only during welding, whereby additional feeding and transport devices are required. (3) When welding, a very large pressing force is required, so that this deformed together with the welding heat, the screw thread almost similar to the forging and welded to the steel sheet. Due to the very large force a special welding tongs is needed.
Known technique 10: German patent DE 102007036416 A1 published a technical concept whose content is that of technology 7 is similar. The known technique 10 also requires a significantly higher force during welding, which deforms the rivet element parallel to the heating effect of the welding current so that the aluminum sheet can jam. Subsequently, this is welded to the steel sheet on the other side of the rivet element. Here are the above-mentioned drawbacks that the existing production facilities can not be used and additional welding equipment and Niettransportvorrichtungen be required.

Inhalt der ErfindungContent of the invention

Aufgrund der Defizite der bekannten Technik, wie oben beschrieben, soll durch die aktuelle Erfindung folgende technische Fragen gelöst werden: Bereitstellung eines Verbindungsverfahrens, bei dem zwei oder mehr als zwei miteinander sonst nicht schweißbare Werkstoffe (wie z. B. Stahl mit Aluminium, Magnesium oder FVK) mit den standardmäßig existierenden Schweißanlagen (z. B. Widerstandspunktschweißanlage) gefügt werden können. Dabei wird gleichzeitig die Verbindungsfestigkeit gegenüber der bekannten Technik erhöht.Due to the deficiencies of the known technique, as described above, the present invention is intended to solve the following technical questions: to provide a joining method in which two or more than two otherwise non-weldable materials (such as steel with aluminum, magnesium or FVK) can be joined with the standard existing welding systems (eg resistance spot welding system). At the same time the connection strength is increased compared to the known technique.

Um diese technische Fragestellung zu lösen, liefert diese Erfindung ein Verbindungsverfahren für Blechwerkstoffe. Dieser Blechwerkstoff weist mindestens einen ersten und einen zweiten Blechwerkstoff auf. Hier ergeben sich folgende Prozessschritte:

Schritt 1. Auswahl eines Halbhohlniets aus einem Werkstoff, der mit dem ersten Blechwerkstoff verschweißbar ist. Dieser Halbhohlniet enthält einen massiven Nietkopf, Nietkörper und einen Schenkel mit Hohlraum.
Schritt 2: Der Halbhohlniet wird in den zweiten Blechwerkstoff eingenietet. Durch die Presskraft eines Werkzeugs wird er eingefügt und es entsteht ein Verbindungsadapter. Die Oberfläche des Nietkopfes bildet dabei eine ebene erste Oberfläche des Verbindungsadapters. Der Schenkel ragt aus dem zweiten Werkstoff heraus und wird durch die Verformungskraft in Richtung des Nietkörpers gedrückt. Zusammen mit dem Nietkörper wird diese in zwei Richtungen nach innen und außen verbreiternd verdrückt und formt so die zweite unebene Oberfläche. Die gewählte Form des Halbhohlnietes erfüllt die Anforderungen in der Weise, dass der Schenkel unter Werkzeugverpressungen einerseits nach innen verformt wird und dadurch die zweite Oberfläche eine gleichmäßige Krümmung erhält, und anderseits so nach außen verformt wird und einen Flansch formt, sodass die Wandstärke des Flansches von innen nach außen hin abnimmt und den zweiten Werkstoff eng umklammert;
Schritt 3: Der Blechwerkstoff 1 wird auf die erste Oberfläche des Verbindungsadapters gelegt;
Schritt 4: Der Blechwerkstoff 1 wird mit dem Verbindungsadapter mittels Widerstandspunktschweißen verschweißt. Der Krümmungsradius und die Tiefe der Schweißelektrode entspricht der Tiefe und dem Krümmungsradius der zweiten Oberfläche.

To solve this technical problem, this invention provides a bonding method for sheet materials. This sheet material has at least a first and a second sheet material. Here are the following process steps:

Step 1. Selection of a semi-tubular rivet made of a material that can be welded to the first sheet metal material. This semi-tubular rivet includes a solid rivet head, rivet body and a leg with cavity.
Step 2: The semi-tubular rivet is riveted into the second sheet metal material. By the pressing force of a tool, it is inserted and it creates a connection adapter. The surface of the rivet head forms a flat first surface of the connection adapter. The leg protrudes out of the second material and is pressed by the deformation force in the direction of the rivet body. Together with the rivet body, it is widened in two directions widening inwards and outwards, thus forming the second uneven surface. The selected form of Halbhohlnietes meets the requirements in such a way that the leg is deformed under Werkzeugverpressungen one hand inside and thereby the second surface receives a uniform curvature, and on the other hand is deformed outwards and forms a flange, so that the wall thickness of the flange of decreases towards the outside and clasps the second material tightly;
Step 3: The sheet material 1 is placed on the first surface of the connection adapter;
Step 4: The sheet material 1 is welded to the connection adapter by resistance spot welding. The radius of curvature and the depth of the welding electrode correspond to the depth and the radius of curvature of the second surface.

Eine der bevorzugten Ausführungen ist, dass die Dicke des Nietkörpers dem 1,1–1,4-fachen der Dicke des zweiten Blechwerkstoffes entspricht; die Tiefe des Hohlraum 50–65% des Durchmessers des Nietkörpers entspricht; und die Dicke des Nietschenkels 10–20% des Durchmessers des Nietkörpers beträgt. Eine bevorzugte Ausführung ist, dass der Durchmesser des Nietkörpers des Halbhohlniets 5–6 mm beträgt.One of the preferred embodiments is that the thickness of the rivet body corresponds to 1.1-1.4 times the thickness of the second sheet material; the depth of the cavity corresponds to 50-65% of the diameter of the rivet body; and the thickness of the rivet leg is 10-20% of the diameter of the rivet body. A preferred embodiment is that the diameter of the rivet body of the Halbhohlniets 5-6 mm.

Eine bevorzugte Ausführung ist, dass der Verbindungsadapter eine asymmetrische I Form aufweist, wobei der Krümmungsradius der zweiten Oberfläche zwischen 10–14 mm liegt und die Tiefe dieser konkaven Oberfläche kleiner als 0,8 mm ist.A preferred embodiment is that the connection adapter has an asymmetrical I shape, wherein the radius of curvature of the second surface is between 10-14 mm and the depth of this concave surface is smaller than 0.8 mm.

Bei Verwendung einer bevorzugten Ausführung, wird im beschriebenen Schritt 2 der Schenkel zusammen mit dem Körper des Halbhohlniets nach außen hin so verpresst, dass an den Kanten des zweiten Blechwerkstoffs eine ovale Ecke zum Nietkörper hin entsteht.When using a preferred embodiment, in the described step 2, the leg is pressed together with the body of Halbhohlniets outwardly so that arises at the edges of the second sheet material, an oval corner to the rivet body out.

Eine bevorzugte Ausführung ist, dass die horizontale Abmessung der zweiten Oberfläche des Verbindungsadapters das 1,8–2,2-fache des Nietkörperdurchmessers des Halbhohlniets beträgt und zugleich nicht kleiner als 10 mm ist. Eine bevorzugte Ausführung ist, dass in dem genannten zweiten Schritt, bevor das Nietelement eingebracht wird, im zweiten Blechwerkstoff ein Loch erstellt wird, wobei der Durchmesser des Lochs um 5–20% größer sein soll als der des Nietkörpers. Das Nietelement lässt dadurch leichter einbringen. Eine bevorzugte Ausführung ist, dass der Durchmesser des Nietkörpers, nachdem ein Verbindungsadapter geformt ist, um 10–30% vergrößert wird. Eine bevorzugte Ausführung ist, dass der zweite Blechwerkstoff einen zwei- oder mehrschichtigen Aufbau aufweist. Eine bevorzugte Ausführung ist, dass der Kopf des Halbhohlniets eine Dicke von 0,5–1,5 mm aufweist und damit einen Spalt zwischen dem ersten und zweiten Werkstoff erzeugt, in den der Lack beim Lackieren des Bauteils einfließen kann und so die Kontaktkorrosion verhindert. Eine bevorzugte Ausführung ist, dass der Werkstoff für das Bauteil 1 Stahl oder Aluminium ist und der Werkstoff des Bauteils 2 ein mit dem Bauteil 1 nicht verschweißbarer metallischer oder nicht-metallischer Werkstoff ist. Der nicht-metallische Werkstoff beinhaltet FVK.A preferred embodiment is that the horizontal dimension of the second surface of the connection adapter is 1.8-2.2 times the rivet body diameter of the half-tubular rivet and at the same time not less than 10 mm. A preferred embodiment is that in said second step, before the rivet element is introduced, a hole is made in the second sheet material, wherein the diameter of the hole should be larger by 5-20% than that of the rivet body. The rivet element makes it easier to bring in. A preferred embodiment is that the diameter of the rivet body is increased by 10-30% after a connection adapter is formed. A preferred embodiment is that the second sheet material has a two- or multi-layer structure. A preferred embodiment is that the head of the Halbhohlniets has a thickness of 0.5-1.5 mm and thus creates a gap between the first and second material, in which the paint can flow when painting the component, thus preventing the contact corrosion. A preferred embodiment is that the material for the component 1 is steel or aluminum and the material of the component 2 is a non-weldable with the component 1 metallic or non-metallic material. The non-metallic material includes FRP.

Diese Erfindung umfasst auch eine Art von Fahrzeugkarosserie oder -fahrwerk. Diese Karosserien oder diese Fahrwerke enthalten mindestens zwei miteinander nicht verschweißbare Werkstoffe, wobei diese beiden nicht verschweißbaren Werkstoffe mittels des oben genannten Verbindungsverfahren miteinander verbunden werden, sodass die Widerstandspunktschweißanlagen, die für die Herstellung von Karosserien oder Fahrwerken aus einem einzigen Werkstoff verwendet werden, auch hierfür verwendet werden können.This invention also includes a type of vehicle body or chassis. These A body or chassis will contain at least two non-weldable materials, these two non-weldable materials being bonded together by the above-mentioned joining process, so that the resistance spot welding equipment used to manufacture single-unit bodies or chassis will also be used for this purpose can.

Im Vergleich zum Verfahren mit Vollniet als Schweißhilfselement weist die aktuelle Erfindung folgende Vorteile auf:

(1) Der Halbhohlniet kann viel leichter in den zweiten Blechwerkstoff eingenietet werden, sodass die Anforderungen an die Pressenkraft der Produktionslinie niedrig bleiben können. Das ermöglicht die Verwendung der bereits vorhandenen Pressen in der Produktionslinie.
(2) Beim Einnieten des Halbhohlniets mit spezieller Struktur in den zweiten Blechwerkstoff verformt sich der Nietschenkel derart, dass dabei eine vergrößerte zweite Oberfläche entsteht. Dadurch wird die Verbindungsfestigkeit zum zweiten Werkstoff erhöht. Die gekrümmte Fläche der zweiten Oberfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius ermöglicht einen stabilen Kontakt zur Schweißelektrode, was die Schweißpunktqualität verbessert und den Verschleiß der Elektrode reduziert.
(3) Wenn der Halbhohlniet in den zweiten Werkstoff eingenietet wird, erfährt diese eine seitliche horizontale Verbreiterung. Dies vergrößert den Durchmesser des Verbindungsadapters. Dadurch wird das verschweißbare Material vergrößert, ohne den ursprünglichen Durchmesser des Nietkörpers zu vergrößern. So kann ein größerer Schweißpunkt erzeugt werden, ohne den benachbarten Werkstoff durch die Wärmeeinflusszone zu beschädigen. Hinzu kommt noch, dass dadurch die Verbindungseigenschaften zum zweiten Werkstoff verbessert werden.
(4) Mit den gleichen Schweißfertigungslinien können zwei Typen von Karosserie oder Fahrwerk hergestellt werden; z. B. Typ 1 Karosserie oder Fahrwerk komplett aus Stahl; Typ 2 Karosserie oder Fahrwerk in Mischbauweise aus Stahl und Aluminium. Bei der Produktion auf der gleichen Schweißlinien müssen nur Schweißelektrode gewechselt und Schweißparameter geändert werden. Alle anderen Anlagen bleiben unverändert.
(5) Die Verbindungsfestigkeit für die Verbindungen, hergestellt gemäß der in dieser Erfindung vorgestellten Methode, ist höher als beim traditionellen Stanznieten
(6) Wenn Bauteile aus FVK und Stahl mit diesem Verfahren verbunden werden, entsteht bis auf die Löcher im FVK keine zusätzliche Schädigung am Kunststoff.

Compared to the method with solid rivet as welding auxiliary element, the current invention has the following advantages:

(1) The half-tubular rivet is much easier to rivet into the second sheet material, so that the pressing force requirements of the production line can be kept low. This allows the use of existing presses in the production line.
(2) When riveting the semi-tubular rivet with a special structure into the second sheet material, the rivet limb deforms in such a way that an enlarged second surface results. As a result, the connection strength to the second material is increased. The curved surface of the second surface with uniform radius of curvature allows stable contact with the welding electrode, which improves weld spot quality and reduces electrode wear.
(3) When the half-tubular rivet is riveted into the second material, it undergoes lateral horizontal broadening. This increases the diameter of the connection adapter. As a result, the weldable material is increased without increasing the original diameter of the rivet body. Thus, a larger spot weld can be created without damaging the adjacent material through the heat affected zone. In addition, this will improve the connection properties to the second material.
(4) With the same welding production lines, two types of body or chassis can be manufactured; z. B. Type 1 body or chassis made entirely of steel; Type 2 body or chassis in mixed construction of steel and aluminum. When producing on the same welding lines, only the welding electrode has to be changed and welding parameters have to be changed. All other systems remain unchanged.
(5) Bonding strength for the joints prepared according to the method presented in this invention is higher than in traditional punching riveting
(6) If components made of FRP and steel are combined with this method, no additional damage to the plastic occurs apart from the holes in the FRP.

Beschreibung der Zeichnungen:Description of the drawings:

1 Prinzipzeichnung zum Querschnitt des Halbhohlniets zur Verbindung von Blechwerkstoffen 1 Principle drawing on the cross-section of the semi-tubular rivet for joining sheet metal materials

2: Prinzipschaubild zu den Bemaßungen des Halbhohlniets im 1 2 Schematic diagram of the dimensions of the semi - tubular rivet in the 1

3: Prinzipschaubild zum Zeitpunkt, zu dem der in dieser Erfindung zur Verbindung von Blechwerkstoffen verwendete Halbhohlniet anfängt, in den zweiten Blechwerkstoff einzutreten. 3 : Schematic diagram at the time when the Halbhohlniet used in this invention for the connection of sheet materials begins to enter the second sheet material.

4: Prinzipschaubild zur Verformung des Nietschenkels von 3 (zur Wahrung der Übersichtlichkeit wurden Teile des Werkzeugs nicht schraffiert) 4 : Schematic diagram for the deformation of the rivet leg of 3 (for clarity, parts of the tool were not hatched)

5: Prinzipschaubild zur Verbindungsstruktur zwischen dem Halbhohlniet und dem zweiten Blechwerkstoff nach Verformung des Nietschenkels. 5 Schematic diagram of the connection structure between the semi-tubular rivet and the second sheet metal material after deformation of the rivet limb.

6: Prinzipschaubild zu dem Moment, in welchem der erste Blechwerkstoff auf die ebene erste Oberfläche des Verbindungsadapters in 4 gelegt wird. 6 Schematic diagram of the moment in which the first sheet material is placed on the flat first surface of the connection adapter in 4 is placed.

: Prinzipschaubild zum Schweißvorgang : Schematic diagram for the welding process

8: Prinzipschaubild zur Struktur aus zwei Blechwerkstoffen nach Fertigstellung des Schweißens 8th : Schematic diagram of the structure of two sheet materials after completion of the welding

9: Prinzipschaubild dazu, wenn die Dicke des Nietkörpers des Halbhohlniets zu groß ist (zur Wahrung der Übersichtlichkeit wurde in den 9, 10 und 11 auf die Schraffierung des Querschnittes verzichtet) 9 : Principle diagram, if the thickness of the rivet body of the semi - tubular rivet is too large (for the sake of clarity, the 9 . 10 and 11 dispensed with the hatching of the cross section)

10: Prinzipschaubild zum Verbindungsadapter für die Verbindung, wenn der Nietschenkel des Halbhohlniets zu lang ist. 10 : Schematic diagram of the connection adapter for the connection if the rivet leg of the semi-tubular rivet is too long.

11: Prinzipschaubild zum Verbindungsadapter für die Verbindung, wenn der Nietschenkel des Halbhohlniets zu kurz ist. 11 : Schematic diagram of the connection adapter for the connection if the rivet leg of the semi-tubular rivet is too short.

12: Prinzipschaubild dazu, wenn der zweite Blechwerkstoff einen zweischichtigen Aufbau aufweist und mit dem Halbhohlniet verklemmt wird. 12 : Schematic image to when the second sheet metal material has a two-layer structure and is clamped with the Halbhohlniet.

13: Prinzipschaubild zu einem Zusammenbau des Bodenblechs eines Fahrzeugs. Das Bodenblech besteht aus Aluminiumwerkstoff und die beide Längsträger sind aus Stahl. Der Zusammenbau wird durch das Verbindungsverfahren in dieser Erfindung hergestellt. 13 : Schematic diagram for assembling the floor panel of a vehicle. The bottom plate is made of aluminum material and the two side members are made of steel. The assembly is made by the bonding method in this invention.

Die Art und Weise der konkreten Ausführung The way of concrete execution

Nachfolgend wird mit Hilfe der beigefügten Figuren und konkreten Beispielen die Erfindung ausführlicher beschrieben. Dies bedeutet aber keine Einschränkung zu der aktuellen Erfindung!Hereinafter, the invention will be described in more detail by means of the attached figures and concrete examples. But this does not limit the current invention!

Zunächst muss darauf hingewiesen werden, dass in den konkreten Beispielen, die zu verbindenden Blechwerkstoffe zwei unterschiedliche Werkstoffe sind. Dies beinhaltet einen ersten und einen zweiten Blechwerkstoff. Beispielhaft wird die Situation dargestellt, dass der erste Blechwerkstoff aus Stahl, der zweite aus Aluminium und der Halbhohlniet aus Stahl ist. Dabei kann der zweite Blechwerkstoff auch aus anderen Leichtmetall-Blechwerkstoffen oder nichtmetallischen Blechwerkstoffen bestehen. Der Werkstoff für den Halbhohlniet muss lediglich die Bedingung erfüllen, dass er mit dem ersten Werkstoff verschweißbar ist. Die Experten aus diesem technischen Bereich können aufgrund des tatsächlichen Bedarfs im Praxisfall die Werkstoffe ändern. Dabei muss nur beachtet werden, dass der Halbhohlniet mit dem ersten Blechwerkstoff verschweißbar ist. Diese Erfindung soll hauptsächlich das Verbindungsproblem zwischen zwei nicht verschweißbaren Werkstoffen lösen. Es ist offensichtlich, dass diese Erfindung nicht nur auf zueinander nicht verschweißbaren Werkstoffen anwendbar ist. Miteinander verschweißbare Werkstoffe können natürlich auch mittels dieses Verfahrens verbunden werden. Auf Basis der zu schweißenden Werkstoffe wird der Werkstoff des Halbhohlniets gewählt.First, it must be pointed out that in the concrete examples, the sheet materials to be joined are two different materials. This includes a first and a second sheet metal material. By way of example, the situation is illustrated that the first sheet material is made of steel, the second of aluminum and the semi-tubular rivet of steel. In this case, the second sheet material also consist of other light metal sheet materials or non-metallic sheet materials. The material for the half-tubular rivet only has to meet the condition that it can be welded to the first material. The experts in this technical area can change the materials due to the actual requirements in practice. It only has to be considered that the semi-tubular rivet can be welded to the first sheet metal material. This invention is intended primarily to solve the connection problem between two non-weldable materials. It is obvious that this invention is not only applicable to non-weldable materials. Of course, materials which can be welded together can also be connected by means of this method. Based on the materials to be welded, the material of the semi-tubular rivet is selected.

Nachfolgend werden zusammen mit 1–8 die konkreten Beispiele zur Verbindung von Blechwerkstoffen erläutert, wobei zu den Blechwerkstoffen die miteinander nicht verschweißbaren Werkstoffe, erster Blechwerkstoff 3 und zweiter Blechwerkstoff 2, gehören. Das Verbindungsverfahren enthält folgende Schritte:

Schritt 1: Siehe 1–8: Für den Halbhohlniet 10 wird ein Werkstoff gewählt, der mit dem ersten Blechwerkstoff 3 verschweißbar ist. Wenn der erste Blechwerkstoff Stahl ist, ist auch das Nietelement 10 aus Stahl. Wie in 1 gezeigt, besteht der Halbhohlniet 10 aus einem massiven Nietkopf 11, einem Nietkörper 12 und einem Nietschenkel 13 mit Hohlraum 15 dazwischen. Besonders zu betonen ist, dass sich der Halbhohlniet 10 in dieser Erfindung aufgrund der unterschiedlichen Verwendungszwecke stark von den Halbhohlnieten zum Stanznieten und Verbinden der bekannten Techniken unterscheidet.
Schritt 2: Gemäß 3, 4 und 5 wird der Halbhohlniet 10 in den mit diesem nicht verschweißbaren Blechwerkstoff 2 eingenietet. Unter der Einwirkung des Werkzeugs wird der Schenkel 13 des Halbhohlniets 10 verformt und ein Verbindungsadapter 1 entsteht. Aus dem Nietkopf 11 des Halbhohlniets 10 entsteht die ebene erste Oberfläche 18 des Verbindungsadapters 1. Der Schenkel 13 des Niets 10 ragt aus dem zweiten Blechwerkstoff 2 heraus. Die Form und Geometrie des Halbhohlniets 10 erfüllt die Bedingung, dass der Schenkel 13 unter den Presskräften des Werkzeugs in Richtung Nietkörper 12 verpresst wird und zusammen mit dem Nietkörper 12 zusammengepresst wird und separat zur Innen- und Außenseite fließt. So entsteht eine unebene zweite Oberfläche 19 des Verbindungsadapters 1. Die zweite Oberfläche 12 enthält eine konkave Fläche mit gleichem Krümmungsradius, die durch das Pressfließen des Schenkels 13 nach innen hervorgerufen wird. Die zweite Oberfläche 12 enthält zusätzlich den Randflansch 191, der durch die Umformung des Schenkels 13 nach außen entsteht und zugleich eine stetig abnehmende Wandstärke aufweist und den zweiten Blechwerkstoff 2 ohne Spalt umklammert.
Schritt 3: Gemäß 6 wird der mit dem Verbindungsadapter 1 verschweißbare erste Blechwerkstoff 3 auf die erste Oberfläche 18 des Adapters 1 gelegt.
Schritt 4: Gemäß 7 wird der erste Blechwerkstoff 3 mit dem Verbindungsadapter 1 mittels Widerstandspunktschweißen verschweißt. Der Krümmungsradius und die Tiefe der Schweißelektrode 7 sind denen der zweiten Oberfläche des Verbindungsadapters angepasst. Wie in 8 gezeigt wird, entsteht zwischen Verbindungsadapter 1 und dem ersten Blechwerkstoff 3 ein Schweißpunkt. Im 8 ist die Schmelzzone 4 und Wärmeeinflusszone 5 des Schweißpunktes gezeigt.

Below will be together with 1 - 8th explains the concrete examples for the connection of sheet materials, wherein the sheet materials, the non-weldable materials, the first sheet material 3 and second sheet material 2 , belong. The connection procedure includes the following steps:

Step 1: See 1 - 8th : For the semi-tubular rivet 10 a material is chosen that is compatible with the first sheet metal material 3 is weldable. If the first sheet material is steel, so is the rivet element 10 from steel. As in 1 shown, consists of Halbhohlniet 10 from a massive rivet head 11, a rivet body 12 and a rivet thigh 13 with cavity 15 between. It should be emphasized that the Halbhohlniet 10 in this invention differs greatly from the semi-tubular rivets for punch riveting and joining the known techniques due to the different uses.
Step 2: According to 3 . 4 and 5 becomes the half-hollow rivet 10 in the non-weldable with this sheet metal material 2 riveted. Under the action of the tool becomes the thigh 13 of the semi-tubular rivet 10 deformed and a connection adapter 1 arises. From the rivet head 11 of the semi-tubular rivet 10 the flat first surface arises 18 of the connection adapter 1 , The thigh 13 of the rivet 10 protrudes from the second sheet material 2 out. The shape and geometry of the semi-tubular rivet 10 meets the condition that the thigh 13 under the pressing forces of the tool towards the rivet body 12 is pressed and together with the rivet body 12 is compressed and flows separately to the inside and outside. This creates an uneven second surface 19 of the connection adapter 1 , The second surface 12 contains a concave surface with the same radius of curvature, by the press flow of the leg 13 is evoked inside. The second surface 12 additionally contains the edge flange 191 by the reshaping of the thigh 13 emerges to the outside and at the same time has a steadily decreasing wall thickness and the second sheet material 2 clasped without a gap.
Step 3: According to 6 will be the one with the connection adapter 1 Weldable first sheet metal material 3 on the first surface 18 of the adapter 1 placed.
Step 4: According to 7 becomes the first sheet metal material 3 with the connection adapter 1 welded by resistance spot welding. The radius of curvature and the depth of the welding electrode 7 are adapted to those of the second surface of the connection adapter. As in 8th is shown, arises between connection adapter 1 and the first sheet metal material 3 a welding point. in the 8th is the melting zone 4 and heat affected zone 5 the welding point shown.

Dieses konkrete Beispiel verlangt einen Halbhohlniet 10, dessen Form so ist, dass nach dem Nietbefestigungsprozess durch Verformung des entstandenen Verbindungsadapters 1 eine zweite Oberfläche 19 mit in der Mitte konkaver Form, deren Krümmungsradius konstant ist. Der Hauptvorteil dafür ist, dass eine Krümmungsfläche mit konstantem Krümmungsradius mit der Schweißelektrode einen stabilen Kontakt bilden kann und somit die Qualität der Schweißpunkte erhöht wird. Zudem kann der Verschleiß der Elektrode verringert werden. Um diese Anforderung zu erfüllen, muss offensichtlich, wie in 4 gezeigt wird, das Werkzeugoberteil 400, das mit dem Kopf des Halbhohlniets Kontakt hat, eben sein. Das Werkzeugunterteil 300, das mit dem Nietschenkel 13 (der Schenkel 13 in 4 befindet sich in einem Verformungsvorgang und wird weiterhin als 13 gekennzeichnet) des Halbhohlniets 10 Kontakt hat, muss eine spezielle Form aufweisen. Diese Wirkfläche zum Halbhohlniet 10 enthält folgende Fläche: Die konvexe Fläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius 301, um die konkave Krümmungsfläche im Verbindungsadapter zu erzeugen; Die konkave Fläche 302 zur Erzeugung des Flansches 191; und die ebene Fläche 303. Die ebene Fläche 303 erzeugt eine spaltlose Umklammerung der Blechwerkstoffs 2 durch den Halbhohlniet 10 am Ende des Verformungsprozesses. Die Grenze zwischen der konvexen Fläche 301, der konkaven Fläche 302 und der ebenen Fläche 303 des Werkzeugunterteils 300 wird im Großen und Ganzen durch die Strichpunktlinie in 4 markiert.This concrete example requires a Halbhohlniet 10 whose shape is such that after the rivet fastening process by deformation of the resulting connection adapter 1 a second surface 19 with a concave shape in the middle, whose radius of curvature is constant. The main advantage of this is that a curvature surface with a constant radius of curvature can form a stable contact with the welding electrode, thus increasing the quality of the welding points. In addition, the wear of the electrode can be reduced. To meet this requirement, obviously, as in 4 is shown, the tool shell 400 Being in contact with the head of the semi-tubular rivet, also be. The lower part of the tool 300 that with the rivet thigh 13 (the thigh 13 in 4 is in a deformation process and will continue to work as 13 characterized) of the Halbhohlniets 10 Contact has to have a special shape. This effective surface for Halbhohlniet 10 Contains the following surface: the convex surface with uniform radius of curvature 301 to create the concave curvature surface in the connection adapter; The concave surface 302 for the production of the flange 191 ; and the level area 303 , The flat surface 303 creates a gapless clasping of the sheet metal material 2 through the Halbhohlniet 10 at the end of the deformation process. The boundary between the convex surface 301 , the concave surface 302 and the flat surface 303 of the lower tool part 300 is broadly indicated by the dashed line in 4 marked.

Damit der Schenkel des Halbhohlniets 10 bei Verwendung der oben genannten Werkzeuge nach Pressverformung nach innen eine Krümmungsfläche mit gleichem Krümmungsradius formt, und sich nach außen verbreitert und den zweiten Blechwerkstoff 2 durch den Flansch 191 fest verklemmt, muss die geometrische Struktur des Halbhohlniets 10 dieser Erfindung bestimmte Bedingungen erfüllen. Aufgrund unterschiedlicher Verwendungszwecke unterscheidet sich die Struktur des Halbhohlniets 10 dieser Erfindung erheblich von der des konventionellen Halbhohlniets. Hier werden Halbhohlniete mit besonderen Strukturen benötigt. Mit anderen Worten: in dieser Erfindung wird nur das Wort ”Halbhohlniet” aus der vorhandenen Technik entliehen. In der Realität eignet sich der Halbhohlniet aus dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung nicht zur reinen Nietverbindung, sondern zum Herstellen eines Schweißvermittlungsmaterials über ein Nietelement. Um diesen Verwendungszweck zu erfüllen, muss der Halbhohlniet 10 zwei Bedingungen erfüllen: (1) die Dicke T des Nietkörpers 12 des Halbhohlniets 10 muss zur Dicke δ des zweiten Blechwerkstoffes 2 in einem bestimmten Verhältnis stehen, nämlich T/δ muss zwischen 1,1–1,4 liegen. (2) Die Tiefe h des Hohlraums 15 beträgt 50%–65% des Durchmessers d1 des Nietkörpers; Die Dicke s des Schenkels 13 beträgt 10%–20% des Durchmessers d1 des Nietkörpers.So that the leg of Halbhohlniets 10 formed using the above tools after compression deformation inwardly a curved surface with the same radius of curvature, and widened outwards and the second sheet material 2 through the flange 191 firmly clamped, the geometric structure of Halbhohlniets must 10 meet certain conditions of this invention. Due to different uses, the structure of Halbhohlniets differs 10 This invention significantly from that of the conventional Halbhohlniets. Semi-tubular rivets with special structures are needed here. In other words, in this invention, only the word "half-hollow rivet" is borrowed from the existing art. In reality, the half-tubular rivet of the embodiment of this invention is not suitable for mere riveting, but for producing a welding-imparting material via a rivet element. To meet this purpose, the Halbhohlniet 10 satisfy two conditions: (1) the thickness T of the rivet body 12 of the semi-tubular rivet 10 must to the thickness δ of the second sheet material 2 are in a certain ratio, namely T / δ must be between 1.1-1.4. (2) The depth h of the cavity 15 is 50% -65% of the diameter d1 of the rivet body; The thickness s of the thigh 13 is 10% -20% of the diameter d1 of the rivet body.

Nachfolgend wird zusammen mit den Bildern erläutert, wie diese beiden Parameter die Struktur des Halbhohlniets und dessen Eigenschaften beeinflussen. Wenn die Dicke T des Nietkörpers nicht innerhalb des genannten Wertebereichs liegt, also entweder zu groß oder zu klein ist, dann würde die Situation in 9 entstehen: der entstandene Verbindungsadapter 1', weist keinen gleichmäßigen Krümmungsradius auf. Auf der Oberfläche entsteht Welligkeit 140. Gleichzeitig kann sich kein vollständiger Flansch 191 formen. Wenn die Dicke T des Nietkörpers 12 zu klein ist, kann zwar ein guter Flanschbereich 191 aus dem äußeren Bereich des Schenkels 13 ausgebildet werden, jedoch kann aus dem inneren Bereich keine Krümmungsfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius entstehen, weil die Materialanhäufung zum Hohlraum nach unten hin durch die Verformung des Schenkels 13 nicht ausreicht, um mit dem Material im Hohlraum unten gemeinsam durch eine Verpressung eine Krümmungsfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius zu bilden. Die Verformung des Schenkels 13 und des unteren Bereichs des Hohlraums könnte im Übergangsbereich zu Welligkeitsbildung führen.The following explains how these two parameters influence the structure of the half-tubular rivet and its properties, together with the images. If the thickness T of the rivet body is not within the stated value range, that is to say either too large or too small, then the situation in 9 arise: the resulting connection adapter 1' , does not have a uniform radius of curvature. Ripple develops on the surface 140 , At the same time, not a complete flange 191 to shape. When the thickness T of the rivet body 12 is too small, although a good flange area 191 from the outer area of the thigh 13 can be formed, however, no curvature surface with uniform radius of curvature can arise from the inner region, because the accumulation of material to the cavity downwards by the deformation of the leg 13 is insufficient to jointly with the material in the cavity down by pressing together to form a curved surface with a uniform radius of curvature. The deformation of the thigh 13 and the lower portion of the cavity could result in waviness in the transition region.

Außerdem kann, wenn die Dicke T des Nietkörpers 12 zu groß ist, der äußere Bereich des Nietschenkels 13 noch nicht ausreichend nach außen verbreiternd verpresst werden, um mit dem zweiten Blechwerkstoff einen vollständigen Kontakt zu bilden, wenn die Verformung des inneren Bereiches des Schenkels mit dem unteren Bereich des Hohlraums abgeschlossen ist. Es entsteht ein Spalt zwischen dem Flansch 191 und dem zweiten Blechwerkstoff 2. Die horizontale Abmessung ist auch relativ niedrig, sodass die Festigkeit der Verbindung zum zweiten Blechwerkstoff 2 reduziert ist.In addition, if the thickness T of the rivet body 12 too big, the outer area of the rivet leg 13 are not sufficiently widening outwardly to form a complete contact with the second sheet material, when the deformation of the inner portion of the leg is completed with the lower portion of the cavity. This creates a gap between the flange 191 and the second sheet material 2 , The horizontal dimension is also relatively low, so that the strength of the connection to the second sheet material 2 is reduced.

Die Anforderung dieser Erfindung zur Abmessung des Nietschenkels des Halbhohlniets 10, also die Länge des Nietschenkels (bzw. die Länge des Hohlraums) und deren Dicke im Verhältnis zum Durchmesser des Nietkörpers, dient dem folgenden Zweck: Wenn der Schenkel durch Verpressen verformt wird und sich nach innen und außen verbreitet, wird gerade eine ausreichende Menge an Material bereitgestellt, so dass die in 5 gezeigte Form entstehen kann. Weder kann Welligkeit aufgrund von zu viel Material im Schenkelbereich entstehen, noch kann zu wenig Materialien im Schenkelbereich dazu führen, dass der Flansch den zweiten Blechwerkstoff nicht fest umklammert und die Krümmungsfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius nicht ausgebildet wird.The requirement of this invention to measure the rivet leg of the half-tubular rivet 10 That is, the length of the rivet leg (or the length of the cavity) and its thickness in relation to the diameter of the rivet body, serves the following purpose: when the leg is deformed by compression and spread inwardly and outwardly, just a sufficient amount of Material provided so that in 5 shown form may arise. Neither ripples can occur due to too much material in the leg area, nor can too few materials in the leg area cause the flange does not firmly cling to the second sheet material and the curvature surface is not formed with uniform radius of curvature.

Nachfolgend wird zusammen mit 10 und 11 erläutert, wie die Abmessungen des Schenkels des Halbhohlniets 10 die Form des Verbindungsadapters beeinflussen. 10 zeigt die Form des Verbindungsadapters 1' bei zu langem Schenkel. Zuerst entsteht, wie 10(a) zeigt, eine Welligkeit 140, wenn der Schenkel anfänglich verformt wird und dessen innere Seite mit dem unteren Bereich des Hohlraums zusammen verpresst wird. Die Verformung des unteren Bereichs des Hohlraums ist relativ niedrig. Es entsteht keine Krümmungsfläche mit konstantem Krümmungsradius. Bei weiterer Verpressung entstehen aus Teilen der Welligkeit ”Risse” 141, wie 10(b) zeigt. In 11 wird die Form des Verbindungsadapters 1'' gezeigt, wenn der Schenkel zu kurz ist. Bei einem zu kurzen Schenkel 13 (weil noch kein vollständiger Flansch entstanden ist, wird in 11 weiterhin mit 13 gekennzeichnet) kann aus der äußeren Seite des Schenkels kein vollständiger Flansch entstehen. D. h. zwischen dem Flansch und dem zweiten Blechwerkstoff entsteht ein Spalt 8. Dadurch wird die Verbindungsfestigkeit mit dem zweiten Blechwerkstoff erheblich reduziert. Außerdem kann in der Mitte keine konkave Fläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius entstehen. Wenn die Dicke des Schenkels zu groß ist, entsteht eine Situation ähnlich der bei zu langem Schenkel. Wenn die Dicke des Schenkels zu niedrig ist, entsteht eine Situation ähnlich der bei zu kurzem Schenkel. Die Bezeichnung zu lang, zu kurz, zu dick und zu dünn bezieht sich stets auf die konkreten Ausführungsbeispiele oben und den Anforderungen daraus.Below will be together with 10 and 11 explains how the dimensions of the leg of Halbhohlniets 10 affect the shape of the connection adapter. 10 shows the shape of the connection adapter 1' with too long leg. First arises, how 10 (a) shows a ripple 140 when the leg is initially deformed and its inner side is crimped together with the lower portion of the cavity. The deformation of the lower portion of the cavity is relatively low. There is no curvature surface with a constant radius of curvature. Upon further compression arise from parts of the waviness "cracks" 141 , as 10 (b) shows. In 11 becomes the shape of the connection adapter 1'' shown when the thigh is too short. If the leg is too short 13 (because no complete flange has been created yet) 11 continue with 13 characterized) can not form a complete flange of the outer side of the leg. Ie. between the flange and the second sheet material creates a gap 8th , As a result, the connection strength with the second sheet material is significantly reduced. In addition, no concave surface with uniform radius of curvature can arise in the middle. If the thickness of the leg is too large, a situation similar to that of too long leg arises. When the thickness of the Thigh is too low, creates a situation similar to the case of too short thigh. The term too long, too short, too thick and too thin always refers to the specific embodiments above and the requirements thereof.

Außerdem kann der in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Halbhohlniet, im Vergleich zu den bekannten Techniken mit Vollniet als Schweißmaterial, viel leichter in den zweiten Blechwerkstoff eingebracht werden. (Der zweiter Blechwerkstoff ist häufig Aluminium oder ein nicht-metallischer Werkstoff). Reale Versuche im Labor zeigen, dass die Kräfte zum Einbringen des Halbhohlniets in der Regel nicht größer als 60 KN sind. Daher kann die herkömmliche Presse in der Blechumformung weiter verwendet werden. Die Zunahme der Pressenkräfte beträgt zwischen 10–30%. Dieses Ausführungsbeispiel kann somit die Anforderungen an die Pressenkraft in der Produktionslinie reduzieren und ermöglicht die Nutzung von vorhandenen Pressen. Der Fahrzeugtyp aus Mischmaterial, der mittels des Verbindungsverfahrens dieser Erfindung hergestellt wird, kann mit dem Fahrzeugtyp vollständig aus Stahl auf einer gemeinsamen Produktionslinie hergestellt werden. Damit werden die Produktionskosten erheblich reduziert.In addition, the semi-tubular rivet used in this embodiment can be much more easily inserted into the second sheet material in comparison with the known techniques with solid rivet as welding material. (The second sheet metal is often aluminum or a non-metallic material). Real experiments in the laboratory show that the forces for inserting the half-tubular rivet are usually not greater than 60 KN. Therefore, the conventional press can be further used in sheet metal forming. The increase in press forces is between 10-30%. This embodiment can thus reduce the requirements on the press force in the production line and allows the use of existing presses. The vehicle type of mixed material manufactured by the joining method of this invention can be manufactured with the vehicle type entirely of steel on a common production line. This considerably reduces the production costs.

Betrachtet man die 5 im Vergleich zur 3, so sieht man folgendes: Wenn in diesem Ausführungsbeispiel der Halbhohlniet 10 mit spezieller Struktur in den zweiten Blechwerkstoff 2 eingeführt und dabei ein Verbindungsadapter 1 erzeugt wird, entsteht eine größere zweite Oberfläche 19 aus der Verformung des Schenkels. Nach Verformung und Verbreiterung des Schenkels ist der Durchmesser d4 der zweiten Oberfläche 19 größer als der Durchmesser d1 des Nietkörpers 12 und der Durchmesser d2 des Nietkopfes 11 des Halbhohlniets 10. Ein größerer Durchmesser der zweiten Oberfläche 19 kann die Verbindungsfestigkeit mit dem zweiten Blechwerkstoff 2 erhöhen. Wie in den 3 und 5 gezeigt wird, erfährt der Nietkörper eine gewisse horizontale Verbreiterung beim Vernieten des Halbhohlniets 10 in den zweiten Blechwerkstoff 2 zur Bildung des Verbindungsadapters 1. Der Durchmesser d3 des Nietkörpers des Verbindungsadapters 1 ist größer als der Durchmesser d1 des Nietkörpers des Halbhohlniets 10. Das bedeutet eine Vergrößerung des Nietdurchmessers. Mit Hilfe von 8 kann man die Vergrößerung der schweißbaren Materialien erkennen, sodass ein größerer Schweißpunkt entstehen kann und die Festigkeit der Schweißverbindung erhöht wird. Auf der anderen Seite entsteht eine stabilere Verbindung zwischen dem Verbindungsadapter und dem zweiten Blechwerkstoff 2 durch die Verpressung. Aufgrund der horizontalen Verbreiterung des Halbhohlniets 10, wird eine größere Menge Material in horizontaler Richtung zum Schweißen bereitgestellt, sodass die Wärmeeinflusszone 5 innerhalb des Verbindungsadapters verbleiben kann. Der zweite Blechwerkstoff 2 wird nicht beeinflusst. Dieser wird nicht durch das Schweißen überhitzt und erschmolzen. Damit wird die Verbindungsfestigkeit beim Schweißen gewährleistet.Looking at the 5 in comparison to 3 , so we see the following: If in this embodiment, the Halbhohlniet 10 with special structure in the second sheet material 2 introduced while a connection adapter 1 is generated, creates a larger second surface 19 from the deformation of the leg. After deformation and broadening of the leg, the diameter d4 of the second surface 19 larger than the diameter d1 of the rivet body 12 and the diameter d2 of the rivet head 11 of the semi-tubular rivet 10 , A larger diameter of the second surface 19 can the bond strength with the second sheet material 2 increase. As in the 3 and 5 is shown, the rivet body undergoes a certain horizontal broadening when riveting the Halbhohlniets 10 in the second sheet material 2 to form the connection adapter 1 , The diameter d3 of the rivet body of the connection adapter 1 is larger than the diameter d1 of the rivet body of the half-tubular rivet 10 , This means an enlargement of the rivet diameter. With the help of 8th one can see the enlargement of the weldable materials, so that a larger welding point can arise and the strength of the welded joint is increased. On the other hand, a more stable connection is created between the connection adapter and the second sheet material 2 through the compression. Due to the horizontal broadening of the semi-tubular rivet 10 , a larger amount of material is provided in the horizontal direction for welding, so that the heat affected zone 5 can remain within the connection adapter. The second sheet metal material 2 is not affected. This is not overheated and melted by welding. This ensures the connection strength during welding.

Zusammengefasst kann in der praktischen Durchführung die Abmessung des Halbhohlniets auf Basis der Dicke δ des zu verbindenden zweiten Blechwerkstoffs 2 gewählt werden. Wie des 3 zeigt, soll die Dicke T des Nietkörpers 12 des Halbhohlniets 10 zwischen der 1,1–1,4-fachen Dicke δ des zweiten Blechwerkstoffs 2 betragen. Die Tiefe h (ungefähr gleich der Länge des Schenkels) muss gleichzeitig zwischen 50%–65% des Durchmessers d1 des Nietkörpers liegen. Damit wird sichergestellt, dass der Schenkel 13 des Halbhohlniets 10 nach der Verformung den Blechwerkstoffs 2 von der unteren Seite vollständig umklammert und die Nietverbindungsfestigkeit zu diesem zweiten Blechwerkstoff sichergestellt wird.In summary, in the practical implementation, the dimension of the Halbhohlniets based on the thickness δ of the second sheet material to be joined 2 to get voted. Like that 3 shows, the thickness T of the rivet body 12 of the semi-tubular rivet 10 between 1.1-1.4 times the thickness δ of the second sheet material 2 be. The depth h (approximately equal to the length of the leg) must at the same time be between 50% -65% of the diameter d1 of the rivet body. This will ensure that the thigh 13 of the semi-tubular rivet 10 after deformation of the sheet material 2 completely clasped from the lower side and the rivet joint strength is ensured to this second sheet material.

Sowohl über Berechnungen als auch über Versuche wurde nachgewiesen, dass mit einem Halbhohlniet 10, der diese beiden Bedingungen erfüllt, nach der Verformung eine Krümmungsfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius im mittleren Bereich gemäß 5 geformt werden kann. Der Flansch nimmt eine Form an, die von innen nach außen stetig dünner wird. Er wird eng an den zweiten Blechwerkstoff verpresst. In der praktischen Ausführung wird zuerst der Durchmesser d1 des Nietkörpers 12 als Basisparameter auf Basis der Dicke und Materialsorte des zweiten Blechwerkstoffs bestimmt. Dann wird ausgehend von diesem Basisparameter d1 die Dicke s des Nietschenkels und die Tiefe h des Hohlraums 15 bestimmt. Damit wird sichergestellt, dass der Schenkel des Halbhohlniets 10 bei Verformung sich nach außen verbreitert und den Flanschbereich 191 formt. Nach innen hin verbindet sich dieser mit dem unteren Bereich des Hohlraums und bildet eine stetige Krümmungsfläche, die gemäß 5 einen konstanten Krümmungsradius aufweist.Both calculations and experiments have shown that with a Halbhohlniet 10 satisfying these two conditions, according to the deformation, a curvature surface having a uniform radius of curvature in the central region according to 5 can be shaped. The flange assumes a shape that becomes steadily thinner from the inside to the outside. It is pressed tightly against the second sheet material. In the practical embodiment, first the diameter d1 of the rivet body 12 determined as a basic parameter based on the thickness and material type of the second sheet metal material. Then, starting from this basic parameter d1, the thickness s of the rivet leg and the depth h of the cavity become 15 certainly. This ensures that the leg of Halbhohlniets 10 when deformed widened outwards and the flange area 191 shaped. Inwardly, this connects to the lower portion of the cavity and forms a continuous curvature surface according to 5 has a constant radius of curvature.

In einer bevorzugten Ausführung, wie in 3 gezeigt wird, weist der Nietkörper 12 einen Durchmesser d1 von 5 bis 6 mm auf. Damit wird die benötigte Verbindungsfestigkeit bei gleichzeitiger Erfüllung der Leichtbauanforderungen erreicht. Ein Niet mit kleinerem Durchmesser kann die Abmessung des Verbindungsflansches am Bauteil verringern, was dem Ziel des Leichtbaus dienlich ist. Der Krümmungsradius r der Krümmungsfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius im 5 beträgt 10–14 mm. Die Tiefe H in der Mitte dieser Krümmungsfläche ist kleiner als 0,8 mm.In a preferred embodiment, as in 3 is shown, the rivet body 12 a diameter d1 of 5 to 6 mm. Thus, the required connection strength is achieved while fulfilling the lightweight construction requirements. A smaller diameter rivet can reduce the dimension of the connecting flange on the component, which is beneficial to the goal of lightweight construction. The radius of curvature r of the curvature surface with uniform radius of curvature in 5 is 10-14 mm. The depth H in the middle of this curvature surface is smaller than 0.8 mm.

Wie das 5 verdeutlicht, weist der Verbindungsadapter 1 aus dem Halbhohlniet 10 eine asymmetrische I Form auf. Die horizontale Abmessung der zweiten Oberfläche 19 (Durchmesser d4) beträgt das 1,8–2,2-fache des Durchmessers des Nietkörpers d1 und ist zudem nicht kleiner als 10 mm. Die größere Abmessung der zweiten Oberfläche 19 kann die Verbindungsfestigkeit zum zweiten Blechwerkstoff erhöhen.As the 5 clarifies, points the connection adapter 1 from the Halbhohlniet 10 an asymmetric I shape up. The horizontal dimension of the second surface 19 (Diameter d4) is 1.8-2.2 times the diameter of the rivet body d1 and is also not smaller than 10 mm. The larger dimension of the second surface 19 can increase the bond strength to the second sheet material.

Wie in 3 und 4 gezeigt wird, wird im aktuellen Ausführungsbeispiel als eine bevorzugte Ausführung zunächst im zweiten Blechwerkstoff 2 ein Loch für das Nieten erstellt, bevor das Nietelement eingebracht wird. Der Durchmesser dieses Lochs D ist um 5%–20% größer als der Durchmesser d1 des Nietkörpers 12 des Halbhohlniets 10. Auf diese Weise kann das Nietelement leichter eingebracht werden. Das Nietloch kann in einer normalen Pressoperation erstellt werden. Nachdem das Nietelement in das Loch eingeführt wird, kann die nächste Operation ausgeführt werden.As in 3 and 4 is shown in the current embodiment as a preferred embodiment initially in the second sheet material 2 created a hole for riveting, before the rivet element is introduced. The diameter of this hole D is larger by 5% -20% than the diameter d1 of the rivet body 12 of the semi-tubular rivet 10 , In this way, the rivet element can be introduced more easily. The rivet hole can be created in a normal pressing operation. After the rivet element is inserted into the hole, the next operation can be performed.

Wie in 3 und 5 gezeigt wird, erfährt der Durchmesser des Nietkörpers eine Zunahme von 10–30% nachdem aus dem Halbhohlniet 10 ein Verbindungsadapter 1 entsteht und dessen Nietkörper durch Pressverformung eine horizontale Verbreiterung erfahren hat. D. h. im Vergleich zum Durchmesser d1 des Halbhohlniets 10 ist der Durchmesser d3 des Nietkörpers des Verbindungsadapters 1 um 10–30% größer geworden. Anhand von 8 ist ersichtlich, dass die Verbreiterung des Nietkörpers gleichzeitig eine Zunahme der Abmessung des Nietelementes in der Breite bedeutet. Damit steht mehr Raum und Material für das Schweißen zur Verfügung und ein größerer Schweißpunkt kann gebildet werden (Gleichzeitig wird verhindert, dass die hohe Temperatur im Schweißpunkt den zweiten Blechwerkstoff beeinträchtigt). Die Festigkeit der Schweißverbindung wird verbessert.As in 3 and 5 is shown, the diameter of the rivet body undergoes an increase of 10-30% after the semi-tubular rivet 10 a connection adapter 1 arises and whose rivet body has undergone a horizontal broadening by compression deformation. Ie. in comparison to the diameter d1 of the semi-tubular rivet 10 the diameter d3 of the rivet body of the connection adapter 1 has become larger by 10-30%. Based on 8th It can be seen that the broadening of the rivet body at the same time means an increase in the dimension of the rivet element in the width. This provides more space and material for welding and a larger spot weld can be formed (while preventing the high temperature at the spot weld from affecting the second sheet material). The strength of the welded joint is improved.

Wie in den 3 und 6 gezeigt wird, weist der Nietkopf 11 des Halbhohlniets 10 eine Dicke t von 0,5–1,5 mm auf. Nachdem der Verbindungsadapter 1 geformt ist, entsteht ein Spalt mit einer Dicke von t2 zwischen dem ersten Blechwerkstoff 3 und dem zweiten Blechwerkstoff 2. Der KTL-Lack kann zwischen den beiden Blechwerkstoffen eindringen. Damit kann eine Kontaktkorrosion vermieden werden.As in the 3 and 6 is shown, the rivet head 11 of the semi-tubular rivet 10 a thickness t of 0.5-1.5 mm. After the connection adapter 1 is formed, creates a gap with a thickness of t2 between the first sheet material 3 and the second sheet material 2 , The KTL paint can penetrate between the two sheet metal materials. This can be a contact corrosion can be avoided.

Aufgrund der obigen Beschreibung kann gesagt werden: um das Ziel dieser Erfindung zu erreichen, werden für die Verformung des Nietschenkels des Halbhohlniets 10 nach innen und außen sowie insgesamt besondere Anforderungen gestellt. In der Praxis sind diese Anforderungen an die Dicke des Nietkörpers und Abmessungen des Nietschenkels des Halbhohlniets 10 gerichtet.From the above description, it can be said that in order to achieve the object of this invention deformation of the rivet leg of the half-tubular rivet is required 10 inwards and outwards as well as overall special requirements. In practice, these requirements are on the thickness of the rivet body and dimensions of the Nietschenkels the Halbhohlniets 10 directed.

Damit bei der Verformung des Halbhohlniets eine Krümmungsfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius entsteht, kann kein normaler Halbhohlniet verwendet werden. Nietelemente mit spezieller Struktur müssen dafür entworfen werden. Der Grund, warum normale Halbhohlniete nicht dem Zweck dieser Erfindung dienen können, liegt darin, dass der Zweck des Nietelementes in dieser Erfindung sich vom Zweck der Halbhohlniete gemäß bekannter Technik unterscheidet. In normalen Situationen wird ein Halbhohlniet zum Verbinden von zwei Werkstoffen verwendet. Die Länge des Nietschenkels ist im Verhältnis zur gesamten Länge des Nietelementes größer. Zudem wird der Schenkel gespreizt, wenn dieser in den zu verbindenden Werkstoffen eingestanzt wird. Durch diese Spreizung entsteht eine kraftschlüssige Verbindung zum Werkstoff. Während dieses Einnietprozesses erfährt der Nietkörper des Nietelementes nur eine geringere Verformung. In der Regel erfährt der Nietschenkel eine Verformung über die Spreizung und die Verformung in der Längsrichtung ist sehr gering (der Nietschenkel erfährt keine Verformung wie in dieser Erfindung, wenn die normalen Nietelemente zum Stanznieten verwendet werden). Bei dieser Erfindung hingegen muss eine Oberfläche geformt werden, die geeignet zum Schweißen ist, nachdem der Halbhohlniet in einen der Blechwerkstoffe eingesetzt und mit diesem verbunden ist. Daher werden an die Abmessungen des Halbhohlnietes besondere Anforderungen gestellt: Erstens muss die Dicke des Nietkörpers zwischen dem 1,1–1,4- fachen der Dicke des zweiten Blechwerkstoffes betragen. D. h. nachdem der Halbhohlniet 10 in den zweiten Blechwerkstoff 2 eingesetzt ist, soll der untere Punkt des Hohlraums leicht die Oberfläche des zweiten Blechwerkstoffes überragen. Damit soll ein ausreichender Raum für die Verbreiterung des Nietschenkels nach innen und außen bereitgestellt werden. Außerdem wird gefordert, dass die Länge des Nietschenkels (äquivalent zur Tiefe des Hohlraums) und dessen Dicke so eingestellt ist, dass eine Verdrängung des Schenkels nach innen bei der Verformung zu einer Krümmungsfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius führt. Zugleich wird durch die Verformung des Schenkels nach außen ein Flanschbereich entstehen, der den zweiten Blechwerkstoff eng verklemmt.So that a curvature surface with a uniform radius of curvature is formed during the deformation of the half-tubular rivet, no normal semi-tubular rivet can be used. Rivet elements with a special structure have to be designed for this purpose. The reason why normal semi-tubular rivets can not serve the purpose of this invention is that the purpose of the rivet element in this invention differs from the purpose of the semi-tubular rivets according to known technique. In normal situations, a half-tubular rivet is used to join two materials together. The length of the Nietschenkels is greater in relation to the entire length of the rivet element. In addition, the leg is spread when it is stamped in the materials to be joined. This spread creates a frictional connection to the material. During this riveting process, the rivet body of the rivet element experiences only a smaller deformation. In general, the rivet leg undergoes deformation via the spread and the longitudinal deformation is very small (the rivet leg does not undergo deformation as in this invention when the normal rivet elements are used for punch riveting). In contrast, in this invention, a surface suitable for welding needs to be formed after the half-tubular rivet is inserted into and bonded to one of the sheet materials. Therefore, special requirements are placed on the dimensions of the semi-tubular rivet: First, the thickness of the rivet body must be between 1.1-1.4 times the thickness of the second sheet material. Ie. after the semi-tubular rivet 10 in the second sheet material 2 is used, the lower point of the cavity should easily surmount the surface of the second sheet material. This should provide sufficient space for broadening the rivet leg inwards and outwards. In addition, it is required that the length of the rivet leg (equivalent to the depth of the cavity) and the thickness thereof be set so that displacement of the leg inwardly upon deformation results in a curvature surface having a uniform radius of curvature. At the same time by the deformation of the leg to the outside a flange area arise, which clamps the second sheet metal material closely.

Wie in 12 gezeigt wird, kann der zweite Blechwerkstoff einen zweischichtigen Aufbau aufweisen, welcher die erste Schicht 31 und eine zweite Schicht 32 enthält. Selbstverständlich kann der zweite Blechwerkstoff noch mehr Schichten enthalten. Dabei kann die erste Schicht 31 und die zweite Schicht 32 gleichzeitig Aluminium, Magnesium oder andere Metalllegierungen sein. Sie kann auch FVK und andere nichtmetallische Werkstoffe sein. Das Prinzip zum Verbinden der Werkstoffe ist ähnlich zum bisher beschriebenen in dieser Erfindung und wird nicht weiter wiederholt. Allerdings wird gefordert, dass der Werkstoff für den Verbindungsadapter 1 mit dem ersten Blechwerkstoff, der in 12 nicht eingezeichnet ist, verschweißbar sein muss.As in 12 is shown, the second sheet material may have a two-layer structure, which is the first layer 31 and a second layer 32 contains. Of course, the second sheet material may contain even more layers. Here, the first layer 31 and the second layer 32 be aluminum, magnesium or other metal alloys simultaneously. It can also be FRP and other non-metallic materials. The principle of joining the materials is similar to that described so far in this invention and will not be repeated. However, it is required that the material for the connection adapter 1 With the first sheet material used in 12 not marked, must be weldable.

Wenn diese Erfindung als Verbindungstechnik zur Herstellung eines Fahrzeugs verwendet wird, liefert diese Erfindung auch eine Fahrzeugkarosserie oder ein Fahrwerk. Die Fahrzeugkarosserie oder das Fahrwerk enthält mindestens zwei miteinander nicht verschweißbare Werkstoffe. Diese nicht verschweißbaren Werkstoffe werden mit Hilfe des Verfahrens in dieser Erfindung miteinander verbunden. Dadurch können die Punktschweißanlagen zur Herstellung der Karosserie und des Fahrwerks, die aus nur einem Werkstoff bestehen, weiter verwendet werden. Dadurch werden bei der Realisierung eines Leichtbaus die Produktionskosten gesenkt, weil dabei nur die Geometrie der Elektrode für das Widerstandspunktschweißen und die Schweißparameter angepasst werden müssen. Besonders in der Fahrzeugbauindustrie mit Massenfertigung ist der Vorteil dieser Erfindung sehr herausragend. Zur Erfüllung der Anforderungen an den Leichtbau können Fahrzeugtypen auf Bi- oder Multimaterialbasis mit den Fahrzeugtypen auf Monomaterialbasis in einer gemeinsamen Produktionslinie gefertigt werden. Die vorhandenen Produktionslinien müssen nicht verändert werden, wodurch die Investitionen in der Fahrzeugproduktion drastisch reduziert werden. Das ist der wichtigste praktische Vorteil dieser Erfindung gegenüber der bekannten Technik.When this invention is used as a connection technique for manufacturing a vehicle, this invention also provides a vehicle body or chassis. The vehicle body or chassis contains at least two non-weldable materials. These non-weldable materials are bonded together by the method of this invention. As a result, the spot welding equipment for the production of the body and the chassis, which consist of only one material, continue to be used. As a result, in the realization of a lightweight construction, the production costs are reduced because only the geometry of the electrode for the resistance spot welding and the welding parameters must be adjusted. Especially in the mass-produced vehicle manufacturing industry, the advantage of this invention is very outstanding. To meet the requirements of lightweight construction, vehicle types can be manufactured on a bi- or multi-material basis with the vehicle types on a mono-material basis in a common production line. The existing production lines do not need to be changed, which drastically reduces investment in vehicle production. This is the most important practical advantage of this invention over the known art.

13 zeigt ein Prinzipschaubild zu einem Mischbau, der mit dem Halbhohlniet dieser Erfindung hergestellt ist. Dabei ist das Bodenblech des Fahrzeugs aus Aluminium und der Längsträger hinten aus Stahl. Das Bodenblech 200 ist ein Blechbauteil und der Längsträger hinten 300 weist zwei Verbindungsflansche auf. Der Halbhohlniet geht durch das Fahrzeugbodenblech 200 hindurch und wird anschließend über die beschriebenen Verformungen umgeformt und mit dem Bodenblech 200 verklemmt, wobei eine Form gemäß 6 entsteht. Danach wird der Längsträger hinten 300 auf die ebene Oberfläche des Verbindungsadapters 1 gelegt und mit diesem verschweißt. Daraus entsteht der Zusammenbau gemäß 13. Selbstverständlich können auch andere miteinander nicht schweißbare Werkstoffe mittels des Verfahrens in dieser Erfindung in ähnlicher Situation wie in 13 verbunden werden. 13 shows a schematic diagram of a mixed structure, which is made with the Halbhohlniet this invention. The floor panel of the vehicle is made of aluminum and the longitudinal member is made of steel. The floor panel 200 is a sheet metal component and the longitudinal member behind 300 has two connecting flanges. The Halbhohlniet goes through the vehicle floor panel 200 through and is then transformed over the deformations described and with the bottom plate 200 jammed, with a shape according to 6 arises. Thereafter, the longitudinal member is behind 300 on the flat surface of the connection adapter 1 placed and welded with this. This results in the assembly according to 13 , Of course, other non-weldable materials by the method in this invention in a similar situation as in 13 get connected.

Nachfolgend wird diese Erfindung mit den bekannten Techniken verglichen und die Vorteile dieser Erfindung werden erläutert. Besonders zu betonen ist: im Vergleich zum Vollniet in der bekannten Technik wird bei Verwendung des Halbhohlniets aus dieser Erfindung nur eine geringe Presskraft für das Einnieten in den Blechwerkstoff benötigt, sodass die Umformpressen nicht ausgetauscht werden müssen und die Kosten drastisch reduziert werden. Bei Verwendung des Halbhohlniets mit spezieller Konstruktion gemäß dieser Erfindung entsteht eine Krümmungsfläche mit konstantem Krümmungsradius. Über diese Fläche kann ein sehr guter Kontakt zur Schweißelektrode hergestellt werden, was die Entstehung eines Schweißpunktes mit verbesserter Qualität fördert. Zwischen dem Flansch des Nietelementes und dem zweiten Blechwerkstoff entsteht eine feste Verbindung. Vergleichsversuche zeigen, dass die Scherzugfestigkeit einer Verbindung mit dem Verfahren dieser Erfindung größer ist als beim Stanznieten.Hereinafter, this invention will be compared with the known techniques and the advantages of this invention will be explained. Particularly noteworthy is: compared to the solid rivet in the known technique, when using the half-tubular rivet of this invention, only a small pressing force is needed for riveting into the sheet material, so that the forming presses do not need to be replaced and the costs are drastically reduced. When using the semi-tubular rivet of special construction according to this invention, a curvature surface having a constant radius of curvature is formed. Over this surface, a very good contact with the welding electrode can be produced, which promotes the formation of a spot weld with improved quality. Between the flange of the rivet and the second sheet material creates a solid connection. Comparative tests show that the shear tensile strength of a compound is greater with the method of this invention than with the punch riveting.

In der bekannten Technik 1 wird ein Vollniet mit I Form als Übergangsmaterial zum Verbinden von zwei Blechwerkstoffen verwendet. Dabei sind alle beiden Oberflächen des Vollnietelementes eben. In einer praktischen Ausführung ist es aber nicht möglich, zwei ebene Fläche mit den normalen Umformpressen herzustellen. Nur bei Verwendung von speziellen Anlagen zum Schmieden ist dies so möglich. Bei Verwendung eines Vollniets mit zwei ebenen Oberflächen können die vorhandenen Produktionsanlagen nicht verwendet werden. Dieses Verfahren hat daher keine praktische Tauglichkeit. Wenn eine spezielle Anlage verwendet wird, werden die Produktionskosten erhöht. Besonders hinzuweisen ist, dass in der Praxis ein Verbindungsadapter mit I Form sehr schwer mittels Vollniet realisiert werden kann. Mittels Schmieden werden zusätzliche neue Anlagen benötigt, was die Herstellungskosten erhöht und die vorhandenen Produktionsprozesse verändert.In known technique 1, a solid rivet with I form is used as a transition material for joining two sheet materials. All two surfaces of the rivet element are flat. In a practical embodiment, it is not possible to produce two flat surface with the normal forming presses. This is only possible when using special forging equipment. When using a solid rivet with two flat surfaces, the existing production equipment can not be used. This method therefore has no practical suitability. If a special equipment is used, the production costs are increased. It should be noted in particular that in practice a connection adapter with I form can be realized very severely by means of solid rivets. Forging requires additional new equipment, increasing manufacturing costs and changing existing production processes.

Der Hauptunterschied und die Vorteile dieser Erfindung im Vergleich zur bekannten Technik 1 sind: (1) In dieser Erfindung wird ein Halbhohlniet verwendet. Der Nietschenkel kann leicht verformt werden, um einen Verbindungsadapter zu formen. Der Halbhohlniet mit spezieller Struktur ermöglicht die Entstehung einer zweiten Krümmungsfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius, der wiederum eine gute Schweißpunktqualität sicherstellt. Ein Halbhohlniet kann leicht in den zweiten Blechwerkstoff eingestanzt und mit diesem verbunden werden, wobei der Flansch der zweiten Oberfläche mit dem zweiten Blechwerkstoff fest verklemmt. (2) Aufgrund der geringen Anforderungen an die Presskraft können die vorhandenen Umformanlagen verwendet werden, was die Investition in der Fahrzeugproduktion sehr stark reduziert. Das ist der größte praktische Vorteil dieser Erfindung gegenüber der bekannten Technik.The main difference and advantages of this invention compared to the prior art 1 are: (1) In this invention, a half-tubular rivet is used. The rivet leg can be easily deformed to form a connection adapter. The semi-tubular rivet with a special structure enables the creation of a second curvature surface with a uniform radius of curvature, which in turn ensures a good spot quality. A Halbhohlniet can be easily stamped into the second sheet material and connected thereto, wherein the flange of the second surface firmly clamped to the second sheet material. (2) Due to the low requirements of the pressing force, the existing forming plants can be used, which greatly reduces the investment in vehicle production. This is the greatest practical advantage of this invention over the known art.

Die Probleme der bekannten Technik 2 sind wie folgt. Ein Vollniet wird in den Blechwerkstoff eingestanzt. Dabei wird durch Zusammenpressen des Blechwerkstoffs ein Teil des Blechwerkstoffs in die konkave Nut des Nietelementes verpresst. Die Nachteile sind: (1) Eine ebene Vollniet benötigt eine größere Presskraft, um in einen Blechwerkstoff einzudringen; (2) Aufgrund der konkaven Nut im unteren Bereich des Nietkopfes wird die Dicke des Nietkopfes größer, wodurch die Schweißbarkeit dieses Nietelementes mit dem Bauteil verringert wird. Gleichzeitig wird ein größerer Durchmesser des Nietkörpers erforderlich, um die Anforderungen an den Schweißpunktdurchmesser beim Punktschweißen zu erfüllen. Das erhöht das Gewicht der Bauteils und verletzt das Ziel des Leichtbaus; (3) Die Blechdicke des Aluminium-Blechwerkstoffs auf der unteren Seite wird durch die Pressverformung verringert. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften des Bauteils verschlechtert.The problems of the prior art 2 are as follows. A solid rivet is punched into the sheet material. In this case, a part of the sheet material is pressed into the concave groove of the rivet element by compressing the sheet metal material. The disadvantages are: (1) A flat rivet requires a greater pressing force to penetrate a sheet material; (2) Due to the concave groove in the lower part of the rivet head, the thickness of the rivet head becomes larger, which makes the weldability of this Rivet element is reduced with the component. At the same time, a larger diameter of the rivet body is required to meet the requirements for spot weld spot diameter. This increases the weight of the component and violates the goal of lightweight construction; (3) The sheet thickness of the aluminum sheet material on the lower side is reduced by the press forming. As a result, the mechanical properties of the component are deteriorated.

Der Hauptunterschied und die Vorteile dieser Erfindung im Vergleich zur bekannten Technik 2 sind: (1) Der Schenkel eines Halbhohlniets kann leichter in den zweiten Blechwerkstoff eindringen; (2) Durch die Verformung des Nietschenkels entsteht zum zweiten Blechwerkstoff eine Verklammerung. Das Nietelement fällt nicht so leicht ab. Außerdem ist die Beschädigung des Aluminiumbleches und somit der Einfluss auf dessen Festigkeit gering. Die vorhandenen Anlagen können verwendet werden.The main difference and advantages of this invention compared to the prior art 2 are: (1) The leg of a half-tubular rivet can more easily penetrate into the second sheet material; (2) Due to the deformation of the rivet leg, a clamping occurs to the second sheet metal material. The rivet element does not fall off so easily. In addition, the damage of the aluminum sheet and thus the influence on its strength is low. The existing systems can be used.

Die Probleme der bekannten Technik 3 sind: (1) Das eingesetzte Nietelement ist nur einseitig mit dem Aluminiumblech verbunden. Es kann leicht während des Transports der Bauteile abfallen; (2) Der Nietkopf muss mit größerem Durchmesser ausgelegt werden, damit die zum Verklemmen gedachten Spitzen Platz finden. Außerdem wird für den Nietkopf eine größere Wandstärke benötigt, um mit dem Aluminium zu verklemmen.The problems of the known technique 3 are: (1) The inserted rivet element is connected to the aluminum sheet on one side only. It can easily fall off during transportation of the components; (2) The rivet head must be designed with a larger diameter to accommodate the jammed tips. In addition, a larger wall thickness is needed for the rivet head to jam with the aluminum.

Der Hauptvorteil dieser Erfindung im Vergleich zur bekannten Technik 2 sind: (1) Der Schenkel eines Halbhohlniets kann leichter in den zweiten Blechwerkstoff eindringen; (2) Nach der Verformung verklemmt der Nietschenkel das Aluminiumblech auf der einen Seite, während der Nietkopf von der anderen Seite das Aluminiumblech verklemmt. Es entsteht eine beidseitige Verklemmung des Aluminiumbleches (der zweiter Blechwerkstoff ist häufig Aluminiumblech), sodass das Nietelement nicht abfallen kann. Zudem ist die Schädigung am Aluminiumblech gering und der Einfluss auf deren Festigkeit niedrig. Wenn Stahl und FVK verbunden werden sollen, wird der FVK (also der zweite Blechwerkstoff) nicht durch eine Spitze beschädigt, wie in dies bei der bekannten Technik 3 der Fall ist; (3) Der Nietkopf dieser Erfindung weist einen kleineren Durchmesser und eine geringere Dicke auf im Vergleich zum Nietelement in der bekannten Technik 3. Er ist damit leichter und verbessert den Leichtbau. Die bekannte Technik 3 benötigt eine Spitze im Nietelement und daher eine größere Dicke und Durchmesser; (4) Der Schweißpunkt zwischen dem Nietelement und dem Blechwerkstoff kann in der bekannten Technik 3 nur am spitzen Ende des Nietelementes entstehen. Um die Anforderungen an den Schweißpunktdurchmesser zu erfüllen, muss das Nietelement einen größeren Durchmesser aufweisen. Mit anderen Worten: in dieser Erfindung kann bei Erfüllung gleicher Verbindungsfestigkeit der Durchmesser des Nietelementes kleiner ausgelegt werden, wodurch die Leichtbauanforderungen besser erfüllt werden.The main advantage of this invention over the prior art 2 is that: (1) the leg of a half-tubular rivet can more easily penetrate into the second sheet material; (2) After deformation, the rivet leg jams the aluminum sheet on one side while the rivet head jams the aluminum sheet from the other side. The result is a clamping on both sides of the aluminum sheet (the second sheet material is often aluminum sheet), so that the rivet element can not fall off. In addition, the damage to the aluminum sheet is low and the influence on its strength low. When steel and FRP are to be connected, the FRP (ie, the second sheet material) is not damaged by a tip as in the prior art 3; (3) The rivet head of this invention has a smaller diameter and a smaller thickness compared to the rivet member in the prior art 3. It is thus lighter and improves the lightweight construction. The known technique 3 requires a tip in the rivet element and therefore a larger thickness and diameter; (4) The welding point between the rivet element and the sheet metal material can only occur at the pointed end of the rivet element in the known technique 3. To meet the requirements for the spot diameter, the rivet element must have a larger diameter. In other words, in this invention, when the same joint strength is satisfied, the diameter of the rivet member can be made smaller, thereby better meeting the lightweight construction requirements.

Die Probleme der bekannten Technik 4 sind: (1) Es wird ein Vollniet wie in der bekannten Technik 1 verwendet. Die Pressenkraft wird dadurch größer; (2) Es gibt keine Verbindung zwischen Nietelement und Blech. Das Nietelement wird nicht auf das Blech eingestanzt und dann transportiert. Erst beim Schweißen werden die Nietelemente eingeführt. Bei schräg oder vertikal stehenden Bauteilen fallen die Elemente leicht heraus.The problems of the prior art 4 are: (1) A solid rivet as in the prior art 1 is used. The press force is thereby larger; (2) There is no connection between rivet element and sheet metal. The rivet element is not stamped on the sheet and then transported. Only when welding the rivet elements are introduced. For inclined or vertical components, the elements fall out easily.

Im Vergleich zur bekannten Technik 4 sind bei dieser Erfindung zwei Verbesserungen zu nennen: (1) Nach der Verformung des Nietschenkels entsteht eine beidseitige Verklemmung der Aluminiumbleches durch das Nietelement. Ein gemeinsamer Transport mit dem Aluminiumblech ist problemlos. Es muss keine zusätzliche Niettransporteinrichtung beim Schweißen installiert werden; (2) Das Stahlblech wird auf der Seite des Nietkopfes mit dem Nietelement verbunden und zwischen den beiden Blechwerkstoffen ist ein Spalt vorhanden. Eine Kontaktkorrosion wird vermieden; (3) Durch die Verformung des Nietschenkels entsteht der Verbindungsadapter dieser Erfindung. Die Kontaktfläche zur Schweißelektrode weist einen gleichmäßigen Krümmungsradius auf, was eine gute Schweißqualität sicherstellt. Außerdem besteht zwischen dem Flansch des Nietelementes in dieser Erfindung und dem Blechwerkstoff eine festere Verklemmung.In comparison with the known technique 4, two improvements are to be mentioned in this invention: (1) After the deformation of the rivet leg, a clamping of the aluminum sheets by the rivet element on both sides occurs. A common transport with the aluminum sheet is easy. There is no need to install an additional rivet conveyor during welding; (2) The steel sheet is connected to the rivet element on the side of the rivet head, and there is a gap between the two sheet materials. Contact corrosion is avoided; (3) The deformation of the rivet leg results in the connection adapter of this invention. The contact surface to the welding electrode has a uniform radius of curvature, which ensures a good welding quality. In addition, there is a firmer jamming between the flange of the rivet element in this invention and the sheet material.

Die Hauptunterschiede zwischen dieser Erfindung und der bekannten Technik 5 sind: (1) Der Vollniet wird durch einen Halbhohlniet ersetzt; (2) Besonders wichtig ist, dass der Halbhohlniet in dieser Erfindung eine besondere Geometrie aufweist. Nur wenn die beschriebenen Anforderungen erfüllt sind, entsteht eine zweite Oberfläche mit gleichmäßigem Krümmungsradius nach der Verformung. Ein verbesserter Kontakt zur Elektrode kann dadurch entstehen und die Schweißqualität wird sichergestellt. Außerdem wird der Verschleiß der Elektrode verringert. Da es sich um ein Halbhohlniet handelt, wird das Gewicht des Niets durch die besondere Form des Nietschenkels reduziert. Während des Einnietens des Halbhohlniets in den Blechwerkstoff und des Verformungsvorgangs wird vor allem der Nietschenkel deformiert. Die dazu benötige Pressenkraft ist im Vergleich zum Vollniet viel niedriger. Vorhandene Umformpressen können verwendet werden, was die Produktionskosten verringert. Für eine Massenproduktion, wie die Herstellung von Automobilen ist es von großer Bedeutung, dass vorhandene Produktionslinien weiter verwendet werden können.The main differences between this invention and the known technique 5 are: (1) the solid rivet is replaced by a half-tubular rivet; (2) It is particularly important that the half-tubular rivet has a particular geometry in this invention. Only when the described requirements are met does a second surface with uniform radius of curvature develop after deformation. An improved contact with the electrode can thereby arise and the quality of welding is ensured. In addition, the wear of the electrode is reduced. Because it is a semi-tubular rivet, the weight of the rivet is reduced by the special shape of the rivet leg. During the riveting of the Halbhohlniets in the sheet material and the deformation process, especially the Nietschenkel is deformed. The required pressing force is much lower compared to solid rivets. Existing forming presses can be used, which reduces production costs. For mass production, such as the production of automobiles, it is of great importance that existing production lines can continue to be used.

Im Vergleich zur bekannten Technik 6 des Stanznietens mit einem Halbhohlniet weist diese Erfindung folgende Vorteile auf: (1) Beim Stanznieten mit einem Halbhohlniet befindet sich der Nietkörper im ersten Blechwerkstoff, während der Nietschenkel in den zweiten Blechwerkstoff eindringt und mit diesem eine kraftschlüssige Verbindung eingeht. Dies ist grundsätzlich verschieden zur Nietverwendung in dieser Erfindung. In dieser Erfindung geht zuerst das Nietelement durch den ersten Blechwerkstoff durch, ragt aus diesem heraus und wird über Verformung mit dem Blechwerkstoff verklemmt. Dadurch entsteht ein Verbindungsadapter, der als Schweißmaterial dient, um mit einem anderen Blechwerkstoff zu verschweißen; (2) Beim Stanznieten kann durch den Stanz- bzw. Schneidprozess das Bauteil beschädigt werden. Insbesondere können Werkstoffe mit niedrigerer Duktilität stärker beschädigt werden, wodurch die Verbindungsfestigkeit negativ beeinflusst wird; (3) Beim Stanznieten wird ein breiterer Flansch im Vergleich zum Punktschweißen benötigt, um die gleiche Verbindungsfestigkeit zu erreichen. Dadurch wird der Querschnitt des Bauteils verringert, was die Wirkung des Leichtbaus durch einen Aluminiumwerkstoff reduziert. Mit dieser Erfindung kann hingegen unter den Bedingung des begrenzten Bauraums die Querschnittfläche des Bauteils erhöht werden. Wenn ein 1,5 mm dickes normales Stahlblech mit einem 1,15 mm dickem Aluminiumblech mittels des Verfahrens in dieser Erfindung miteinander verbunden ist, erreicht die Scherzugfestigkeit einen Wert von mindestens 4 KN. Das ist viel größer als die Festigkeit der Verbindung über Stanznieten. Compared to the known technique 6 of punch riveting with a half-tubular rivet, this invention has the following advantages: (1) In punch riveting with a half-tubular rivet, the rivet body is located in the first sheet metal material, while the rivet limb penetrates into the second sheet metal material and enters into a non-positive connection therewith. This is fundamentally different from rivet use in this invention. In this invention, first, the rivet member passes through the first sheet material, protrudes therefrom and is clamped by deformation with the sheet material. This creates a connection adapter which serves as a welding material to weld with another sheet metal material; (2) In punch riveting, the component may be damaged by the punching or cutting process. In particular, lower ductility materials can be more severely damaged, negatively impacting bond strength; (3) Punch riveting requires a wider flange compared to spot welding to achieve the same joint strength. As a result, the cross-section of the component is reduced, which reduces the effect of lightweight construction by an aluminum material. With this invention, on the other hand, under the condition of the limited space, the cross-sectional area of the component can be increased. When a 1.5 mm thick normal steel sheet is bonded to a 1.15 mm thick aluminum sheet by the method of this invention, the shear tensile strength reaches a value of at least 4 KN. This is much greater than the strength of the connection via punch rivets.

Im Vergleich zur bekannten Technik 7: (1) Diese Erfindung verwendet Halbhohlnieten, die von beiden Seiten des Blechwerkstoffs mit diesem verklemmen, wodurch ein Abfallen des Nietelementes während eines Transports vermieden wird. Hingegen wird der Blechwerkstoff in der bekannten Technik 7 nur von einer Seite durch das Nietelement verklemmt; (2) Es ist offensichtlich, dass der Durchmesser des Flansches des Halbhohlniets von dieser Erfindung größer ist als der in der bekannten Technik 7, bei der der Nietschenkel gespreizt wird. Die Verbindung nach dieser Erfindung ist damit fester. Bei der Schubbelastung einer Verbindung mittels der bekannten Technik 7 versagt wahrscheinlich das Nietelement vor dem Schweißpunkt. Die Scherzugfestigkeit ist niedriger als bei dieser Erfindung. Unter der Voraussetzung einer gleichen Nietelementgröße ist außerdem der Schweißpunktdurchmesser in dieser Erfindung größer als der in der bekannten Technik 7, da der Schweißpunkt in dieser Erfindung im Nietkopfbereich entsteht, während in der bekannten Technik 7 der Schweißpunkt im Bereich des Nietschenkels entsteht.Compared to Prior Art 7: (1) This invention uses half-tubular rivets which jam with it from both sides of the sheet material, thereby preventing the rivet from falling off during transport. By contrast, the sheet material is clamped in the known art 7 only from one side by the rivet; (2) It is obvious that the diameter of the flange of the half-tubular rivet of this invention is larger than that in the prior art 7 in which the rivet leg is spread. The compound of this invention is thus stronger. In the shear load of a connection by means of the known technique 7, the rivet element probably fails before the welding point. The shear tensile strength is lower than in this invention. Further, given the same rivet element size, the spot diameter in this invention is larger than that in the prior art 7 because the spot weld in this invention is in the rivet head area, whereas in the prior art 7, the spot weld occurs around the rivet leg.

Im Vergleich zur bekannten Technik 8 wird in dieser Erfindung der Halbhohlniet während der Herstellung des Blechbauteils in das Aluminiumblech eingebracht. Hingegen wird in der bekannten Technik 8 das Nietelement während des Schweißens zuerst in das Aluminiumblech eindringen, um dann mit dem Stahlblech zu verschweißen. Dadurch wird eine höhere Elektrodenkraft benötigt. Dies erfordert eine höhere Festigkeit an die Schweißzange und vergrößert sowohl das Volumen als auch das Gewicht der Zange. Folglich müsste unter Umständen ein neuer größerer Roboter angeschafft werden. Außerdem werden bei der Verwendung der bekannten Technik 8 zusätzliche Niettransportvorrichtungen in der Schweißzuammenbaulinie benötigt. Beide Zusatzkosten für die Investitionen können durch diese Erfindung vermieden werden.In comparison with the known technique 8, the half-tubular rivet is introduced into the aluminum sheet during the production of the sheet-metal component in this invention. On the other hand, in the prior art 8, the rivet member will first penetrate into the aluminum sheet during welding to then weld to the steel sheet. This requires a higher electrode force. This requires greater strength to the welding gun and increases both the volume and weight of the gun. Consequently, under certain circumstances, a new larger robot would have to be purchased. In addition, using the known technique, 8 additional rivet transport devices are needed in the weld assembly line. Both additional investment costs can be avoided by this invention.

Im Vergleich zur bekannten Technik 9 weist diese Erfindung folgende Vorteile auf: (1) Der verwendete Halbhohlniet kann einfacher in das Aluminiumblech eingebracht werden; (2) Das Nietelement verbindet das Aluminiumblech von zwei Seiten und kann bei Transport nicht abfallen. Vorhandene Punktschweißanlagen können verwendet werden. Es muss keine Änderungen an vorhandenen Schweißanlagen vorgenommen werden, was die Produktionskosten senkt; (3) Die Kraft zur Verformung des Nietschenkels des Halbhohlniets dieser Erfindung ist niedrig, sodass die vorhandenen Umformpressen weiter verwendet werden können. Außerdem werden bei der Verbindung gemäß dieser Erfindung die beiden Blechwerkstoffen durch den Nietkopf getrennt und ein Spalt entsteht dazwischen, was eine Kontaktkorrosion vermeidet. In der bekannten Technik 9 weisen beide Blechwerkstoffe direkten Kontakt auf und eine Kontaktkorrosion findet leichter statt.In comparison with the known technique 9, this invention has the following advantages: (1) The half-tubular rivet used can be more easily inserted into the aluminum sheet; (2) The rivet element connects the aluminum sheet from two sides and can not fall off during transportation. Existing spot welding machines can be used. There is no need to make changes to existing welding equipment, which lowers production costs; (3) The force for deforming the rivet leg of the half-tubular rivet of this invention is low, so that the existing forming presses can be further used. In addition, in the compound according to this invention, the two sheet materials are separated by the rivet head and a gap is formed therebetween, which avoids contact corrosion. In the known technique 9, both sheet metals have direct contact and contact corrosion takes place more easily.

Zusammengefasst weist diese Erfindung zum Verbindungsverfahren von Blechwerkstoffen folgende Vorteile auf: (1) Ein Halbhohlniet kann einfacher in den zweiten Blechwerkstoff des Leichtbaus eingebracht werden. Der zweite Blechwerkstoff ist häufig Aluminium oder ein nicht-metallischer Werkstoff, einschließlich Faserverbundkunststoff. Dadurch werden die Anforderungen an die Pressenkraft in der Produktionslinie reduziert und vorhandene Umformpressen können verwendet werden; (2) Der Halbhohlniet dieser Erfindung mit spezieller Struktur erlaubt durch die Verformung des Nietschenkels beim Verbinden mit dem zweiten Blechwerkstoff die Bildung einer größeren zweiten Oberfläche. Dadurch wird die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Verbindungsadapter und dem zweiten Blechwerkstoff erhöht. Die zweite Oberfläche des Verbindungsadapters mit gleichmäßigem Krümmungsradius erlaubt einen stabilen Kontakt zur Schweißelektrode und verbessert die Schweißpunktqualität bei reduzierten Verschleiß der Elektrode; Durch den speziellen Aufbau des Halbhohlniets entsteht ein gut schweißbarer Verbindungsadapter und die Verbindungsfestigkeit in Form von Scherzugfestigkeit wird dabei verbessert. (3) Aufgrund der horizontalen Verbreiterung des Halbhohlniets während des Verbindungsprozesses mit dem zweiten Blechwerkstoff wird der Durchmesser des Verbindungsadapters im Bereich des Nietkörpers vergrößert. Dadurch steht mehr Nietwerkstoff beim Schweißen zur Verfügung, wobei der Ausgangsdurchmesser des Nietelementes nicht erhöht wird. Durch den vergrößerten Raum und das vermehrte Material kann ein größerer Schweißpunkt erzeugt werden ohne negativen Einfluss auf den Werkstoff durch die Wärmeeinflusszone des Schweißpunktes. Des weiteren kann durch die Verpressung des zweiten Blechwerkstoffs eine stabilere Verbindung mit dem Nietelement erzeugt werden; (4) Mit den gleichen Schweißzusammenbaulinien können zwei verschiedene Typen von Fahrzeugkarosserien und -Fahrwerken hergestellt werden. Beispielweise kann der erste Typ eine Karosserie oder ein Fahrwerk komplett aus Stahl sein, während der zweite Typ eine Karosserie oder ein Fahrwerk aus Stahl und Aluminium Mischbau ist. Bei der Herstellung auf einer gemeinsamen Zusammenbaulinie müssen nur die Schweißelektroden gewechselt und die Schweißparameter angepasst werden. Alle anderen Anlagen und Vorrichtungen bleiben unverändert; (5) Die Verbindungsfestigkeit für Verbindungen, hergestellt gemäß dieser Erfindung, weist eine höhere Festigkeit gegenüber bekannten Stanznieten auf; (6) Bei Verwendung dieses Verfahrens zum Verbinden eines Stahlbauteils und FVK-Bauteils entsteht bis auf das Loch keine Schädigung am FVK.In summary, this invention has the following advantages for the joining method of sheet metal materials: (1) A half-tubular rivet can be more easily inserted into the second sheet material of lightweight construction. The second sheet metal is often aluminum or a non-metallic material, including fiber reinforced plastic. This reduces the press force requirements in the production line and allows existing forming presses to be used; (2) The half-tubular rivet of this invention having a specific structure allows the formation of a larger second surface by the deformation of the rivet shank when bonding to the second sheet material. Thereby, the connection strength between the connection adapter and the second sheet material is increased. The second surface of the connection adapter with uniform radius of curvature allows stable contact with the welding electrode and improves the weld spot quality with reduced wear of the electrode; Due to the special construction of the semi-tubular rivet, a well-weldable connection adapter and the connection strength in the form of Shear tensile strength is improved. (3) Due to the horizontal widening of the Halbhohlniets during the bonding process with the second sheet material, the diameter of the connection adapter in the region of the rivet body is increased. As a result, more rivet material is available during welding, wherein the output diameter of the rivet element is not increased. Due to the increased space and the increased material, a larger spot weld can be produced without negatively affecting the material through the heat affected zone of the spot weld. Furthermore, a more stable connection with the rivet element can be generated by the compression of the second sheet metal material; (4) Two different types of vehicle bodies and chassis can be manufactured using the same welding assembly lines. For example, the first type may be a body or a chassis made entirely of steel, while the second type is a body or a chassis of steel and aluminum mixed construction. When manufacturing on a common assembly line, only the welding electrodes need to be changed and the welding parameters adjusted. All other systems and devices remain unchanged; (5) The joint strength for joints made according to this invention has higher strength over known pierce rivets; (6) When using this method for joining a steel component and FRP component, no damage occurs to the FRP except for the hole.

Die oben genannten Vorteile sind dadurch begründet, dass in dieser Erfindung Halbhohlniete als Schweißvermittlungsmaterial verwendet werden, um Blechwerkstoffe miteinander zu fügen, wobei der dabei verwendete Halbhohlniet spezielle geometrische Strukturen aufweist. Die Form des Halbhohlniets dieser Erfindung ist besonders. Das umfasst die Dicke des Nietkopfes, das Verhältnis zwischen Länge des Nietschenkels und Durchmesser des Nietkörpers und das Verhältnis zwischen Schenkeldicke und Durchmesser sowie weitere Parameter. Diese Strukturen unterscheiden sich vom Halbhohlniet für die bekannte Stanznietentechnik, der nur zur Herstellung einer Nietverbindung verwendet wird. Die Funktion des Nietelementes in der bekannten Technik ist vollständig unterschiedlich zur Funktion des Halbhohlniets dieser Erfindung. Diese Erfindung wurde vom Erfinder mit der Motivation kreiert, um die Produktionskosten für den Fahrzeugmischbau zu senken und den Leichtbau zu erleichtern, wobei die Verbindungsfestigkeit gewährleistet bleiben muss. Sie ist eine komplett neue Erfindung.The above-mentioned advantages are due to the fact that in this invention semi-tubular rivets are used as a welding-imparting material to join sheet-metal materials together, whereby the half-tubular rivet used has special geometric structures. The shape of the half-tubular rivet of this invention is particular. This includes the thickness of the rivet head, the ratio between the length of the Nietschenkels and diameter of the rivet body and the ratio between leg thickness and diameter and other parameters. These structures differ from the semi-tubular rivet for the known rivet technology, which is used only for the production of a riveted joint. The function of the rivet element in the known technique is completely different from the function of the half-tubular rivet of this invention. This invention has been created by the inventor with the motivation to reduce the production costs for the vehicle assembly and to facilitate the lightweight construction, while the connection strength must be ensured. It is a completely new invention.

Selbstverständlich handelt es sich bei den oben beschriebenen Beispielen nur um bevorzugte Ausführungsarten. Die Techniker aus diesem Arbeitsgebiet können unter den Voraussetzungen, dass das Erfindungsprinzip nicht verletzt wird, auch weitere Veränderungen und Anpassungen vornehmen. Diese Veränderungen und Anpassungen sollen auch unter dem Schutz dieser Erfindungsanmeldung stehen.Of course, the examples described above are just preferred embodiments. The technicians from this field of work can make further changes and adjustments under the assumption that the inventive principle is not violated. These changes and adaptations should also be under the protection of this invention application.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims

Connection method for sheet materials, wherein the sheet material at least a first ( 3 ) and second ( 2 ) Sheet material, characterized by the following steps: - Selection of a half-hollow rivet ( 10 ), whose material with that of the first sheet material ( 3 ) is weldable and the Halbhohlniet ( 10 ) a massive rivet head ( 11 ), massive rivet body ( 12 ) and a rivet thigh ( 13 ) with cavity ( 15 ) - insertion of the half-tubular rivet ( 10 ) in the second sheet material ( 2 ) and its pressing by means of a tool for forming a connection adapter ( 1 ) with one of rivet head ( 11 ) formed first flat, undeformed surface ( 18 ) and deforming the second sheet material ( 2 ) protruding rivet leg ( 13 ) in the direction of the rivet body ( 12 ) and deforming the Nietschenkels ( 13 ) together with the rivet body ( 12 ) inwardly to form an uneven second surface ( 19 ) with uniform curvature and outwards to form a second sheet material ( 2 ) tightly clasping flange ( 191 ) with wall thickness decreasing from the inside to the outside - arranging the first sheet metal material ( 3 ) on the first surface ( 18 ) of the connection adapter ( 1 ) - welding of the first sheet material ( 3 ) with the connection adapter ( 1 ) by resistance spot welding with a welding electrode ( 7 ) whose radius of curvature is the radius of curvature of the second surface ( 19 ) and whose depth is the depth of the second surface ( 19 ) corresponds.

Method according to claim 1, characterized in that the thickness (T) of the rivet body ( 12 ) of 1.1 to 1.4 times the thickness of the second sheet material ( 2 ) and the depth (h) of the cavity ( 15 ) 50% to 65% of the diameter (d1) of the rivet body ( 12 ) and the thickness (s) of the Nietschenkels ( 13 ) 10 to 20% of the diameter (d1) of the rivet body ( 12 ) corresponds.

Method according to claim 2, characterized in that the diameter of the rivet body ( 12 ) of the half-tubular rivet ( 10 ) Is 5 to 6 mm.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the connection adapter ( 1 ) assumes an asymmetrical I shape with a radius of curvature for the second surface ( 19 ) of 10 to 14 mm, wherein the depth of the curvature surface (H) is smaller than 0.8 mm.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rivet leg ( 13 ) together with the rivet body ( 12 ) of the half-tubular rivet ( 10 ) is pressed outwards so that at the edges of the second sheet material ( 2 ) an oval-shaped corner to the rivet body ( 12 ) arises.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the horizontal dimension of the second surface ( 19 ) 1.8 to 2.2 times the diameter (d1) of the rivet body ( 12 ) of the semi-tubular rivet ( 10 ) and at the same time not less than 10 mm.

A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a hole in the second sheet material ( 2 ) is created before the half-tubular rivet ( 10 ) is introduced and this hole has a diameter (D) which is larger by 5 to 25% than the diameter (d1) of the rivet body ( 12 ).

Method according to claim 5, characterized in that the diameter of the rivet body ( 12 ) after the formation of the connection adapter ( 1 ) is increased by 10 to 30%.

A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the second sheet material has a two- or multi-layer structure.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rivet head ( 11 ) of the semi-tubular rivet ( 10 ) has a thickness of 0.5 to 1.5 mm and thus creates a gap between the first (3) and second (2) sheet material for receiving paint during painting of the component and contact corrosion is prevented.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the first material ( 3 ) Is steel or aluminum and the second material ( 2 ) is a metallic or non-metallic material that is not weldable with the first material.

A method according to claim 11, characterized in that the non-metallic material is a fiber composite plastic (FRP).

Body or chassis of a vehicle whose body or chassis has at least two different, mutually non-weldable materials, characterized in that these non-weldable materials are joined together by a method according to one of the methods described in claims 1 to 12 and welding equipment, which for the production of body or chassis, which are made of a material, are used for this purpose.