Druckfügen

Skizze des Prinzips "Druckfügen"

Durchsetzfügen ist ein Verfahren zum Verbinden von Blechen ohne Verwendung eines Zusatzwerkstoffes. Man kann es sowohl zu den Fügeverfahren als auch zu den Umformverfahren rechnen, da die Verbindung durch Umformen des Werkstoffs erreicht wird.

Eine Untergruppe des Fügens ist nach DIN 8593 das Fügen durch Umformen. Das Fügen ist wiederum aufgeteilt in Fügen durch Umformen drahtförmiger Körper, bei Blech-, Rohr- und Profilteilen und durch Nietverfahren. Nach DIN 8593 ist dem Fügen durch Umformen bei Blech-, Rohr und Profilteilen neben Quetschen und Verpressen unter anderem das Durchsetzfügen, auch Clinchen genannt, zugeordnet. Ein Vorteil des Clinchen ist, dass kein Vorlochvorgang durchgeführt wird.

Die statischen Festigkeiten liegen im Bereich von etwa 2/3 bis hin zum 1,5 fachen einer vergleichbaren Punktschweißverbindung. Die Dauerfestigkeit ist aufgrund von fehlender Kerbwirkung (bei nicht schneidenden Verbindungen) und nicht vorhandener Wärmeeinflusszone höher als bei Punktschweißverbindungen. Besonders wenn unterschiedliche Blechstärken verbunden werden müssen bietet das Clinchen großes Potential. Wenn die Fügerichtung "Dick in Dünn" eingehalten wird sind statische Festigkeiten, die das Anderthalbfache der Festigkeit einer Punktschweißverbindung übersteigen, möglich. Ein weiterer Vorteil ist, dass auch verschiedenartige Materialien und/oder beschichtete Bleche gefügt werden können.

Ein Durchsetzfügewerkzeug besteht aus einem Stempel und einer Matrize. Die zu verbindenden Bleche werden durch den Stempel ähnlich wie beim Tiefziehen unter plastischer Deformation in die Matrize gedrückt. Durch eine spezielle Gestaltung der Matrize entsteht eine druckknopfähnliche Form, die die Bleche form- und kraftschlüssig miteinander verbindet. Je nach System bewirkt entweder eine Vertiefung im Boden einer Starrmatrize oder das Nachgeben beweglicher Matrizensegmente, dass die Bleche eine Überschneidung ausbilden. Zu unterscheiden sind hier unter anderem der Rundpunkt, bei dem der Stempel eine runde, gasdichte Vertiefung hinterlässt (siehe Schnittdarstellung), und der Rechteckpunkt, bei dem die Verbindung an zwei Seiten eingeschnitten wird und so die Gasdichtigkeit nicht gegeben werden kann. Dafür können in diesem Verfahren auch höherfeste Materialien miteinander verbunden werden.

Verfahrensablauf (Matrize mit beweglichen Matrizensegmenten):

1. Kombiniertes Einsenken und Durchsetzen
2. Stauchen und Breiten
3. Ausfüllen der Gravur
4. Öffnen der beweglicher Matrizensegmente
5. Seitliches Hinterherfließen

Verfahrensablauf (Starrmatrize):

1. Kombiniertes Einsenken und Durchsetzen
2. Stauchen und Breiten
3. Ausfüllen der oberen Kontur der Gravur
4. Ausfüllen des Ringkanals
5. Seitliches Hinterherfließen

Eine Sonderform des Durchsetzfügens ist das Hydrodruckfügen, bei dem ein Hochdruckfluid als Stempelersatz wirkt.

Durchsetzfügen wird häufig in der Automobilfertigung eingesetzt, um Karosserieteile miteinander zu verbinden. Das Verfahren ersetzt hier teilweise das Punktschweißen. Oft wird das Clinchen auch verwendet, um die Bauteile bei Klebeverbindungen bis zur Aushärtung des Klebstoffes zu sichern.

Für Durchsetzfügen werden auch die Begriffe Druckfügen, Clinchen oder - in Anlehnung an den Namen eines Herstellers von Druckfügetechnik - auch "toxen" verwendet.

Siehe auch

• Roll-bonding

Weblinks

• Animation des Fraunhofer Instituts Werkzeugmaschinen und Umformtechnik
• Artikel "Erprobung eines innovativen wirkmedienbasierten Fügeverfahrens für Karosseriebleche" aus UTF science 1/2002