FT1_08

Mit Zusatzelement
o Schrauben

o Nieten
„Klassisches“ Nieten

Blindnieten o Stanznieten

Halbhohlniet

Vollniet
o Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen

Ohne Zusatzelement
o Durchsetzfügen

•  Mit Schneidanteil

•  Ohne Schneidanteil 

guckst du...

(1) Niet:               Fügen durch Stauchen eines bolzenförmigen Hilfsfügeteils.
 

(2) Hohlnieten:     Fügen durch Umlegen überstehender Teile eines Hohlniets. 

(3) Zapfennieten:        Fügen durch Stauchen des zapfenförmigen Endes an einem der beiden Fügeteile. 
 

(4) Hohlzapfennieten: Fügen durch Umlegen überstehender Teile des hohlzapfenförmigen Endes an einem der beiden Fügeteile. 

Vorteile:

- Vielfältige Werkstoffkombinationen

- kein schlagartiges Versagen bei Überbelastung oder Stoß

- leicht und sicher kontrollierbar, notfalls lösbar

- schnell und kostengünstig herstellbar

- keine Werkstoffbeeinflussung, Verziehen, Wärmeeinfluss

Nachteile:

- höhere Fügekräfte notwendig, Bauteile müssen überlappen

- Zangen mit hoher Steifigkeit notwendig

- begrenzte Blechdicke, höherer Arbeitsaufwand

- Werkstoffschwächung (Löcher bohren) 

1. Warmnieten bei Niet-Durchmesser >10mm

2. Kaltnieten bei Niet-Durchmesser <10mm 

• zäh und gut verformbar

• Werkstoff gleich dem Werkstückwerkstoff, um unterschiedliche Wärmeausdehnung und

  elektrochemische Korrosion zu vermeiden 

- Werden verwendet, wenn Nietstelle nur von einer Seite aus zugänglich ist

- Nieten mit durchgeführtem Dorn

- Dornende wird beim Durchziehen des Niets auseinandergepresst 

Beim Blindnieten wird ein meist aus Leichtmetallen bestehendes, speziell geformtes Nietelement durch die vorgelochten Fügepartner gesteckt und durch einen Dorn verformt. Der Dorn kann entweder durch das Bauteil gezogen (links und mitte) oder geschlagen (rechts) werden, so das zum einen die geforderte Vorspannung zwischen den Bauteilen hergestellt und zum anderen ein Schließkopf gebildet wird, der diese Vorspannung aufrechterhält. Bei diesem Verfahren ist eine einseitige Zugänglichkeit zur Fügestelle ausreichend. Als Werkzeuge kommen in der Regel manuell oder pneumatisch angetriebene Blindnietzangen zum Einsatz. Blindnieten zum Einschlagen werden manuell mit dem Hammer gesetzt. 

Im Gegensatz zum „klassischen“ Nieten werden beim Stanznieten keine vorgelochten Bauteile benötigt. Ein als Vollniet (links) oder Halbhohlniet (rechts) ausgebildetes Nietelement stanzt beim Eindrücken durch die Bleche selbst das erforderliche Loch aus.

Bei der Verwendung von Vollnieten werden beide Fügepartner durch den Einsetzvorgang gelocht. Der notwendige Formschluss zum Aufrechterhalten der Nietvorspannung wird durch Verformen des Unterbleches in eine am Niet angebrachte Nut hergestellt. Es fallen ausgestanzte Butzen an, die entsorgt werden müssen.
Beim Halbhohlniet wird nur das Oberblech beim Nietvorgang gelocht, der ausgestanzte Butzen verbleibt im Hohlraum des Nietelementes. Durch Aufspreizen des Halbhohlnietes im Unterblech verkrallt sich der Niet im Unterblech und stellt so den Formschluss her. Beide Varianten werden hauptsächlich teil- oder vollautomatisiert angewendet.

Während sich beim Halbholnieten der Niet verformt, verändert der Vollniet seine Form nicht. 

1. Spannen der Werkstücke zwischen Matrize und Niederhalter und Zuführen des Niets

2. Nietstempel drückt Niet stanzend durch die Fügeteile

3. Fügeteile werden durch weiteres Zufahren des Niederhalters in die Kontur der Matrize gepresst, wodurch die Ringnut des Niets vollständig gefüllt wird.

4. Die Verbindung ist hergestellt. Für das stempelseitige Fügeteil ist somit kein plastisch umformbares Material notwendig. 

Das Bild zeigt den Verfahrensablauf beim Stanznieten mit Halbhohlniet. Der im mechanisierten Prozess (meist automatisch mit Hilfe von Pressluft aus Förderbunkern) zugeführte Niet wird durch den Stempel gegen die Fügepartner gedrückt. Dabei dient eine Matrize als Gegenlager und ermöglicht gleichzeitig das Aufbringen der Vorspannung. Die am Niet angebrachte Schneidkante durchschneidet das Oberblech, wobei eine Verformung der Fügepartner stattfinden kann. Der ausgeschnittene Butzen wird im Hohlraum des Nietes aufgenommen und verbleibt dort. Beim weiteren Durchdrücken des Stempels legt sich das verdrängte Material an die Kontur der Matrize an und wird zusammen mit dem Niet in diese eingepresst. Der Buckel in der Matrize sorgt dafür, dass eine Aufspreizung des Nietschafts und des Schließkopfs entsteht. 

• Vollständige Automatisierbarkeit

• Kein Vorlochen notwendig

• Kein Anfall von Abfallstücken, die entsorgt werden müssen.

• Relativ geringe Prozesskräfte, daher leichte, roboterführbare Werkzeuge

• Keine Umstellung der Konstruktionsweise gegenüber dem Widerstandsschweißen 

Fügen ohne Vorlochen bei einseitiger Zugänglichkeit
Kurze Füge- und Taktzeiten
Fügen von hochfesten Werkstoffen ohne Verzug im Bauteil
Flexibel einsetzbar für Misch-, Mehrlagen- und Hybridverbindungen
Optimale Kombinierbarkeit mit der Klebtechnik
Umweltfreundliche Arbeitsplatzgestaltung: Keine Dämpfe, Absaugung nicht notwendig 

Beim Durchsetzfügen werden die Fügeteile in einem kontinuierlichen Fertigungsvorgang mittels Durchsetzen gefügt, so dass eine kraft- und formschlüssige Verbindung entsteht.

Merkmale:

• Nutzung der leichten Bearbeitbarkeit und Verformbarkeit von Blechen

• Einschneiden der Bleche durch Stanz- Umformvorgang

• Oberseite des oberen Bleches unter der Unterseite des unteren Bleches

• Querausdehnung während Umformvorgang Verhakung der Bleche

  Kennzeichen:

  • Fügen zwei- und mehrlagiger Verbindungen

  • Verbindung vorlackierter Flächen ohne Oberflächenbeschädigung

Schneidanteil: mit / ohne

Kinematik: Einstufig / Mehrstufig

Beim Einsatz des Rundpunktes werden die zu fügenden Werkstücke lokal umgeformt. Es entsteht eine form- und kraftschlüssige Verbindung 

Der Rechteckpunkt entsteht durch einen kombinierten Schneid-Umformvorgang. Er eignet sich vor allem für harte Werkstoffe und Edelstahl. Für austenitischen, nichtrostenden Stahl sollten nur rechteckpunktwerkzeuge verwendet werden. 

Das einstufige Durchsetzfügen (mit fester Matrize) ohne Schneidanteil kann in vier Arbeitsschritte unterteilt werden.

• Fixieren zwischen Niederhalter und Matrizen

• Durchsetzen

• Einsenken und Stauchen

• Rückhub

  Andere Arten des einstufigen Durchsetzfügens sind von der Methode her ähnlich. 

Beim Durchsetzfügen ohne Schneidanteil (mit geteilter Matrize) wird mit einem runden Stempel und einer Matrize als Gegenlager eine napfartige Vertiefung durch den Blechverbund gedrückt. Diese wird beim Auftreffen auf den Amboss in die Breite verformt und es entsteht ein druckknopfartiger Formschluss mit einem Hinterschnitt. 

Beim einstufigen Prozess erfolgt die Ausformung des Fügeelementes in einem Arbeitshub gegen einen feststehenden Amboss in der Untermatrize. Im Gegensatz dazu wird beim mehrstufigen Prozess der Schließkopf durch einen Stauchstempel hergestellt. Der Hub des Stauchstempels erfolgt nach der Vollendung des Hubes des Durchsetzstempels. 

Unabhängig von der Art der Herstellung des Clinch-Punktes kann dieser in einem weiteren Werkzeug zumindest einseitig fast blecheben gedrückt werden, wenn die Höhe des Standard-Punktes die Funktion der Bauteile stören sollte. Dazu wird ein Fixierstempel, der etwas kürzer und kleiner im Durchmesser gehalten ist als der ursprüngliche Durchsetzstempel, in den Clinchpunkt eingesetzt. Dieser Fixierstempel dient als Gegenlager für den Gegenstempel, der den Clinchpunkt in den freigelassenen Raum drückt und damit glättet. 

Beim Durchsetzfügen mit Schneidanteil wird mit einem geeigneten Werkzeug ein „schmaler Streifen“, der an den Schmalseiten mit den Blechen verbunden bleibt, aus dem zu fügenden Blechpaket geschnitten und durch die Blechebene gedrückt.
Der durchgedrückte Streifen wird anschließend (wiederum mit Hilfe des gleichen Werkszeugs) gegen einen Amboss in die Breite verformt und bildet so den gewollten Formschluss

Bei einstufigen Werkzeugen geschieht dieses gegen einen feststehenden Amboss. Die Schneidmatrize ist dabei beweglich gelagert.
Bei mehrstufigen Werkzeugen erfolgt die Ausformung des Schließkopfes durch einen Stauchstempel, der sich in Bewegung setzt, sobald der Schneidstempel seine Endstellung erreicht hat. Die Bewegung erfolgt somit in mehreren Stufen. Beim mehrstufigen Prozess können höhere Prozesskräfte aufgebracht und höhere Umformgrade erreicht werden, nachteilig ist der komplexere Werkzeug- und Pressenaufbau. 

- Keine thermische Beeinflussung
- Keine Gase oder Dämpfe
- Verbinden beschichteter Bleche
- Zerstörungsfreie Qualitätssicherung
- keine Oberflächen- oder Nachbehandlung
- minimale Wartungskosten, robuste Werkzeuge 

- hohe Genauigkeit erforderlich
- Plastische Verformbarkeit erforderlich
- Beidseitige Zugänglichkeit
- Statische Festigkeit niedriger als bei Punktschweißen

- keine wasser- und gasdichten Verbindungen
- nicht an crashbeanspruchten Teilen anwendbar 

Zusammenfassend kann festgehalten werden:

• Mechanische Fügeverfahren (vor allem Stanznieten und Durchsetzfügen) sind besonders geeignet, wenn es darum geht „blech“-förmige Bauteile zu fügen, Besondere Vorteile ergeben sich wenn die verwendeten Werkstoffe nicht schweißbar sind.

• Es können alle Werkstoffe gefügt werden, die sich stanzen und verformen lassen.

• Es wird keine zusätzliche Wärme in das Bauteil eingebracht, die Fügeteile werden

  nicht thermisch geschädigt.

• Die Verfahren lassen sich ideal mit der Klebtechnik verbinden. Es entstehen

  Hybrid-Verbindungen die sich durch höhere Festigkeiten und besseres Dämpfungsverhalten als die Verbindungen der Einzelverfahren auszeichnen.

  Für mechanische Fügeverfahren optimierte Verbindungen ähneln denen des Punktschweißens und des Klebens. Es sind immer Werkstoffüberlappungen notwendig und erfordern im Falle des Clinchens und des Stanznietens auch eine beidseitige Zugänglichkeit der Fügestelle.