Rostfest gut verbunden

Verbindungstechnik

Clinchen – Das Rundpunkt-Verfahren von Tox Pressotechnik zum Verbinden von Blechen durch Kaltumformung ist ein wichtiger Prozess zur Fertigung von Leichtbauteilen und Baugruppen aus Materialkombinationen. Aufwendige Versuche mit unterschiedlich verzinkten Blechen bestätigen ein optimales Korrosionsschutzverhalten der entstandenen Baugruppen.

14. April 2015

Ein wesentliches Element der Fertigung von Leichtbauteilen, Hybridbaugruppen aus Materialkombinationen und Karosserien in der Automobilindustrie ist das Fügen durch Kaltumformung von Blechen und ähnlich umformbaren Materialien mit Hilfe unterschiedlicher Technologien. Große Bedeutung für die Wahl des optimalen Verbindungsverfahrens hat dabei das Korrosionsverhalten der Blechwerkstoffe und der daraus gefügten Baugruppen. Der Grund dafür ist die Tatsache, dass verschiedene metallische Werkstoffe wie Eisen oder Stahl, Aluminium oder NE-Metalle sich in ihrem Korrosionsverhalten deutlich unterscheiden. Dies beeinflusst entsprechend die Korrosionsneigung der entstandenen Baugruppen nach dem Bearbeiten bzw. dem Verbinden der Bleche.

Zu unterscheiden ist zunächst zwischen thermisch basierten Füge- und Verbindungstechnologien wie Schweißen, Laserschweißen oder Löten und mechanisch basierten Technologien wie Schrauben, Nieten oder Clinchen/Druckfügen. Zudem muss die Frage geklärt werden, ob gleiche oder unterschiedliche Materialien mit eventuell unterschiedlichen Oberflächenbeschichtungen miteinander verbunden werden sollen, wodurch zum Beispiel Kontaktkorrosion zustande kommen kann. Nicht zuletzt zu berücksichtigen sind auch eventuelle Gefügeveränderungen bei thermischen Verfahren oder mögliche Oberflächenverletzungen durch Schneid- und Kerbwirkungen bei mechanischen Fügeverfahren. Die ideale Fügetechnologie vermeidet also die genannten Nachteile und bietet nicht nur einen zuverlässigen und dauerhaften Korrosionsschutz in Kombination mit einem geeigneten Beschichtungssystem, sondern ist zudem universell-flexibel einsetzbar. Darüber hinaus sollte sie auch den wachsenden Anforderungen hinsichtlich Material- und Ressourcenschonung sowie Energieeffizienz gerecht werden.

Geradezu vorbildlich ist hier das patentierte Tox-Rundpunkt-Verfahren, das der Verbindungstechnikspezialist Tox Pressotechnik mit Sitz in Weingarten bei Ravensburg bereits 1985 entwickelt hat. Bei diesem schnellen und prozesssicheren Clinch-Fügeverfahren entsteht durch Kaltumformung eine druckknopfartige, formschlüssige, nicht lösbare Verbindung von zwei oder drei Blechlagen. Die zu verbindenden Blechteile können dabei aus unterschiedlichen blanken oder beschichteten Werkstoffen bestehen, unterschiedliche Dicken aufweisen und auch mit Zwischenlagen versehen sein. Serienmäßig im Einsatz ist das Verfahren heute mit Blechen ab 0,1 Millimeter Einzelblechdicke und für Zugfestigkeiten bis 800 N/mm2.

Fester als geschweißt

Die statische Haltbarkeit eines Tox-Rundpunkts erreicht 50 bis 70 Prozent des Wertes für einen Schweißpunkt; mit Doppelpunkten werden bis 100 Prozent erreicht. Die dynamische Festigkeit liegt sogar höher als beim Punktschweißen. Zudem entstehen weder Schweißrückstände noch ein Wärmeeintrag. Das Verfahren eignet sich für Gesamtblechdicken von 0,3 bis 18 Millimeter und erfordert weder mechanische Vor- und Nacharbeiten noch irgendwelche Hilfs- oder Zusatzwerkstoffe. Die langen Werkzeugstandzeiten sowie der einfache und schnelle Werkzeugwechsel gewährleisten höchste Effizienz. Dazu kommen die lückenlose Prozessüberwachung und Dokumentation jedes einzelnen Punktes. Da die Bleche allein durch Umformung mit einer gleichzeitigen plastischen Verfestigung verbunden werden, entstehen dabei zudem keine Schnitte, Ecken oder Kanten, an denen Korrosion ansetzen könnte.

Besonders vorteilhaft einsetzbar ist die Tox-Rundpunkt-Technologie in Verbindung mit dem Dünnschicht-Stückverzinkungsverfahren »microZINQ« der Zinq Technologie GmbH aus Gelsenkirchen, wie das Unternehmen in einer aufwendigen Testreihe ermittelte. Die Verzinkungsspezialisten untersuchten dazu das Korrosionsverhalten sowie die mechanische Tragfähigkeit einer Clinch-Verbindung von Blechteilen, die mit diesem Verfahren veredelt wurden, im Vergleich zur konventionellen Feuerverzinkung. Die Ergebnisse bestätigen die hervorragende Eignung der Tox-Rundpunkt-Technologie für die Verbindung korrosionsrelevanter Bleche. So gewährleistet das microZINQ-Verfahren nicht nur einen guten Korrosionsschutz, sondern bietet durch die flexible Schichtstruktur viel Potenzial zur Umsetzung intelligenter Blech-Konstruktionen durch das kaltumformende Füge-/Verbindungsverfahren, resümieren Dr. Thomas Pinger, Leiter Forschung & Entwicklung, und Eva-Maria Rückriem, Produktmanager bei der Zinq Technologie GmbH, in ihrem gemeinsamen Fazit: »Die durchgeführten Versuche belegen zum einen die hohe Duktilität der Zinkschicht und die gute Haftung zur Substratoberfläche in den Massivumformbereichen des Clinchpunktes; zum anderen bestätigen die vorgenommenen Korrosionstests, dass die Zinkschicht beim Setzen des Rundpunktes nicht beschädigt wird und damit der Korrosionsschutz voll erhalten bleibt.«bt

Auf einen Blick

- Die Tox Pressotechnik GmbH & Co. KG mit Sitz in Weingarten bei Ravensburg ist ein führendes Unternehmen auf dem Gebiet der Pressen- und mechanischen Verbindungstechnik.

- Bei dem Tox-Rundpunkt-Fügeverfahren wird eine druckknopfartige, formschlüssige, nicht lösbare Verbindung von zwei oder drei Blechlagen durch Kaltumformung ohne mechanische Kerbwirkung hergestellt.

- Gegenüber dem Punktschweißen ermöglicht das Verfahren deutliche Kosteneinsparungen. Bei galvanisierten und lackierten Blechen gewährleistet es beste Korrosionsbeständigkeit, da die Schutzschicht nicht beschädigt wird.

Erschienen in Ausgabe: 03/2015