焊接辅助接合件、用于设定该焊接辅助接合件的模具、用于该焊接辅助接合件的连接方法以及该焊接辅助接合件和该模具的制造方法与流程

本发明涉及：一种焊接辅助接合件，其待被设定在至少一个第一部件中与模具组合、和用于后续焊接到至少一个第二部件；一种模具，其用于设定所述焊接辅助接合件；一种连接方法，其用于将所述焊接辅助接合件与作为反支承的模具组合；以及一种用于所述焊接辅助接合件和所述模具的每一者的制造方法。

2.

背景技术：

在现有技术中，不同的焊接辅助接合件是已知的。通常，已知的焊接辅助接合件的形状依据设定方法和后续焊接方法并且依据材料而被接合至彼此。

在DE 10 2010 020 569，焊接辅助接合件被压入由非可焊接材料制成的部件中。此焊接辅助接合件在两侧被平坦化、以这种方式来促进焊接电极的抵接。当该焊接辅助接合件被按压或冲压时——生成的材料废料必须被移除——这会导致可避免的过程化工作。由于此过程，因此该焊接辅助接合件的设定处理与后续焊接过程的组合也变得更加困难。

焊接辅助接合件的类似紧固在DE 100 15 713 A1中披露。这里，在所述设定后，插入具有T形或双T形的铆钉。在这里设定的焊接辅助接合件提供有利的接触点，例如，电阻焊接，但在该设定方法中需要同时进行该焊接辅助接合件的复杂紧固和废料的移除。

在DE 100 60 390 A1，进行一种已知的冲铆方法，其中，所述冲头和模具也充当焊接电极。流经铆钉的电流，一方面为各部件加热，以支持该接合过程。另一方面，电流增大，以至于在该铆钉和由可焊接材料制成的部件之间的焊接连接也是可生产的。

在DE 10 2004 025 492中，还公知一种设定方法，其用于所述冲头和模具在同时形成用于电阻焊接的电极。因为非可焊接材料的第一部件被接合到可焊接材料制成的第二部件，该焊接在该焊接辅助接合件与所述第二部件之间的最早接触时开始。由于该焊接辅助接合件被相对缓慢地压入部件中，所述焊接发生在所述部件上处于合并的电气和机械负荷下的地方。因而，组合的设定焊接方法被使用，在其中第一和第二部件之间的连接由于该设定方法而已经单独确立。这要求待连接的部件总是通常定位在冲头和模具之间。因此，例如，在该焊接过程之前，带有焊接辅助接合件的第一部件的装备是不可能的。此外，根据本文所描述的方法的焊接辅助接合件具有不同的切割和尖端几何形状。依据切割或尖端几何形状以及在焊接辅助接合件处存在的尖端的数量，不同的焊接区演变。不同的焊接区影响在焊接辅助接合件与所述第二部件之间的焊接连接的性质和程度。

DE 10 2007 036 416描述一种以钉子方式的焊接辅助接合件。借由该焊接辅助接合件的尖端，它可以被设定到铝片中，从而使该焊接辅助接合件的尖端可以后续用作电阻焊接的焊接凸起。但是，该尖端具有缺点，其首先是，仅选择性地限定于该焊接辅助接合件的该尖端的区域由电焊电流流通、以形成焊接区。只有当该尖端是分段熔化，所述焊接区由此以及所述焊接辅助接合件和所述第二部件之间的连接区域才变大或增加。此过程耗时并且对连接方法的总时间具有负面影响。

在DE 10 2012 018 866中，螺栓借由组合的机械和热负荷而被设定在不良可焊接材料制成的至少一个第一部件中。从而，该热负荷——其例如由螺栓中流动的电流产生——引起该设定处理。在组合中或其后续，将发生所述螺栓到可焊接材料构成的第二部件的焊接。在焊接工艺的制备中，螺栓的尖端在砧座处变形。

DE 10 2012 010 870描述了一种借由螺栓的两级式连接方法。首先，螺栓被设置到第一部件中并且被压入砧座或模具。与其相关的螺栓尖端的变形用于制备所述变形螺栓的后续焊接到由可焊接材料制成的部件。由此，该螺栓尖端在不同形状的模具处变形以产生适于适合后续焊接工艺的焊接头。在这种情况下，已被证明不利的是，在螺栓设置到第一部件中的过程中，第一部件的材料并不完全从螺栓的变形尖端部位移。这会导致在后续的焊接过程中的负面影响，因为第一部件的材料是不良可焊接的并且阻碍所述焊接接头的生产。

因此，本发明的一个目的是，相对于现有技术优化焊接辅助接合件的上游设置方法，以便在后续焊接过程中减少程序性的缺点。

3.

技术实现要素：

上述目的通过下述解决：根据独立权利要求1和2的一种焊接辅助接合件；根据独立权利要求6的模具；根据独立权利要求10、14、19和22的用于焊接辅助接合件的连接方法；以及根据独立专利权利要求29的用于焊接辅助接合件的制造方法；和根据独立权利要求30的用于模具的制造方法。本发明的优选的实施方案、进一步的发展和修改将通过下面的描述、附图和所附权利要求变得显而易见。

本发明的焊接辅助接合件，其待被设定在不良可焊接材料制成的至少一个第一部件中与模具组合、和用于后续焊接到可焊接材料制成的至少一个第二部件，所述焊接辅助接合件包括以下特征：头部和圆形尖端，所述圆形尖端围绕所述焊接辅助接合件的纵向轴线上一个点为弧形，其中，所述圆形尖端包括在1mm≤SR₁≤8mm范围内的尖端半径SR₁。

根据本发明的焊接辅助接合件由可焊接材料构成。此外，它被设计成使得，不良可焊接材料制成的至少第一部件配备有此焊接辅助接合件。这提供了用于确保下述情况的基础：第一部件经由插入的焊接辅助接合件借助于焊接而可连接到可焊接材料的第二部件。优选地，电阻焊接、光电弧焊或类似公知的焊接方法用于该焊接连接。该焊接辅助接合件的结构优选设计成使得，首先，足够的材料位移的行为通过该焊接辅助接合件而在第一部件的材料中可实现。通过材料位移行为和特别是焊接辅助接合件的尖端的设计，可以保证该第一部件的材料主要地、优选完全地从焊接辅助接合件的尖端部——其已在模具处变形——在设定工艺中移位。以这种方式，从设定工艺获得的焊接突起或焊接头(其将在下面更详细地描述)和该焊接突起或焊接头能够实现在焊接到第二部件的过程中令人满意的焊接熔核，因为来自第一部件的剩余材料的干扰仅可忽略。为了这个目的，本发明的焊接辅助接合件包括上述的尖端半径SR₁。此尖端半径选择成适应于用于设置过程中的模具。

另一个本发明的焊接辅助接合件，其被设定到不良可焊接材料的至少一个第一部件中与模具组合、并后续焊接到可焊接材料的至少一个第二部件，包括以下特征：头部和圆形尖端，所述圆形尖端围绕所述焊接辅助接合件的纵向轴线上一个点为弧形，其中，所述圆形尖端包括在0.1mm≤SR₂≤2.5mm范围内的尖端半径SR₂。此额外的本发明的焊接辅助接合件如上面已描述的相同的方式定性地构成。为适用于特定的优选的接合任务，该焊接辅助接合件的圆形尖端的尺寸被设计成不同的方式。这种设计能够实现圆形尖端与布置在所述圆形尖端与焊接辅助接合件的头部之间的锥形部的优选组合。此外，这里提到的锥形部分优选沿焊接辅助接合件的头部的方向变宽。

根据本发明，该焊接辅助接合件包括柄部，其中，所述圆形尖端的外表面直接通向柄部的侧表面。根据待接合部件的厚度，该焊接辅助接合件包括所述柄部的一定长度。柄的长度是可变的，以实现所述至少一个第一部件的足够的渗透。同时，也优选的是，焊接辅助接合件无柄，并且该圆形尖端或包括圆锥形中间部分的圆形尖端直接合并到焊接辅助接合件的头部。因此，柄优选具有在头部的底侧与所述圆形尖端的侧面或面向柄部的头部的锥形部分之间的、在0mm<l_s<15mm范围内的长度。

根据本发明的各种优选实施方案中，该焊接辅助接合件因此包括圆形尖端，该圆形尖端的圆弧形轮廓在该焊接辅助接合件的柄部的整个直径上延伸。如果没有设置柄部，则形成圆弧的该尖端直接通向优选的焊接辅助接合件的头部。如果焊接辅助接合件优选地配备有上述的锥形部分，则所述锥形部分的锥度部朝向接合方向，并以这种方式形成焊接辅助接合件的尖端。此尖端已经按照尖端半径SR₁或SR₂的上述范围被圆化。因此，本发明优选的焊接辅助接合件在接合方向上没有锋利的尖端。借由焊接辅助接合件的优选圆形尖端的几何形状，实现所述至少一个第一部件受控位移出后来的焊接区域，该焊接区域位于所述焊接辅助接合件的下方，即在焊接辅助接合件的设定方向。一旦焊接辅助接合件的圆形尖端遇到模具，该模具的形状匹配于焊接辅助接合件的优选实施例，则至少一个第一部件的材料被径向向外输送到在焊接辅助接合件与模具之间的本发明优选的材料位移间隙中。以这种方式，稍后设置的焊接头或焊接凸起，其由本发明优选的焊接辅助接合件在模具上的变形所造成，主要地优选完全地从第一部件的材料的恼人的剩余材料处释除。

根据上述的焊接辅助接合件的一个优选实施方案，所述锥形部包括在中心轴线和圆锥形表面之间的在35°≤SW≤80°范围内的顶锥角(tipangle)SW。此顶锥角SW和/或尖端半径SR已按照所用的设置方法和本发明优选的模具而被选择(见下文)，使得：只要焊接辅助接合件的变形还没有开始，在焊接辅助接合件的表面与模具的表面之间最小间隙不低于10°。这种材料位移间隙通过模具几何形状和尖端几何形状限定，其都背向彼此。通过其最小尺寸可以确保：甚至在所述焊接辅助接合件变形之前，即在变形期间，提供在焊接辅助接合件和模具之间的足够宽的间隙用于输送材料。

本发明还包括用于设定上述焊接辅助接合件的模具。该模具具有以下特点：凹型凹部，其内壁至少部分地、优选连续地、圆弧形地形成有在1mm≤MR≤60mm或10mm≤MR≤60mm或1mm≤MR≤8mm范围内的模具半径MR。根据一个优选实施方案，所述模具半径包括在连续圆弧形凹部组合中所述凹型凹部的中心轴线上的一点上的原点，或所述模具半径包括在平行于所述凹型凹部的中心轴线的至少一条直线、或相对于至少一个局部部分的中心轴线上的一点上的原点。根据本发明模具的另一个优选实施方案，该凹型凹部包括在1.0mm≤MR≤8mm范围内的模具半径MR，其中，所述凹型凹部在圆周凸型部分开通。从模具的该优选几何设计，它遵循的是，在邻近于对称轴线的其中央部凹入地成型，同时它在圆周凸状部中在所述轴向方向和径向向外逆于设置方向而开通。此外，优选的是，模具具有在其最低点处的平台或其它非弧形形状。这种凹部或曲线图案优选沿模具的径向内壁围绕中心轴线同心地延伸。该模具的设计与焊接辅助接合件的优选几何形状的适应也实现了：第一部件的材料的本发明优选的径向向外进行位移、以及用于准备焊接到仍待运行或执行的第二部件的焊接头或焊接突起的有利形成。在这此连接方面还优选的是，模具的凹部形成圆弧形，并且它包括在10mm≤MR_a≤50mm范围内的外径MR_a。

本发明还包括各种连接方法，其用于带有头部和圆形尖端的焊接辅助接合件，特别是用于待设定到使用模具作为反支承/抵接部的至少一个第一部件中的根据上述实施方案的焊接辅助接合件。关于本发明的连接方法，焊接辅助接合件的不同的优选的几何形状与模具的特别匹配的几何形状相组合，以实现焊接辅助接合件最优设置到不良可焊接材料的所述第一部件中、同时形成用于后续焊接的有利焊接头。在本发明的第一种连接方法中，用作抵接部的模具包括带内壁的凹型凹部，所述内壁至少在部分中形成并包括在1.0mm≤MR≤60mm范围内的模具半径MR。基于此，本发明的设定方法包括以下步骤：将所述焊接辅助接合件设定在不良可焊接材料的至少一个第一部件中并且抵对所述模具，其中，如果满足以下条件，则在所述焊接辅助接合件的尖端几何形状与所述模具几何形状之间设置材料位移间隙：

特别是

其中，SR表示所述焊接辅助接合件的圆形尖端的尖端半径。在焊接辅助接合件的尖端半径SR与模具的凹部的模具半径MR之间的上述所列比率，被选择成使得：在焊接辅助的尖端几何形状与模具的几何形状之间的上述材料位移间隙大到足以确保第一部件的材料位移出焊接辅助接合件的尖端下方的区域。为此，也优选的是，尖端半径SR和模具半径MR具有MR≥2·SR的比例。

进一步优选的是，本发明的连接方法是通过下述得到支持：所述模具半径MR选自20mm≤MR≤40mm范围，并且所述尖端半径SR选自0.1mm≤SR≤1.5mm范围。

根据本发明的连接方法的进一步优选的实施方案，焊接辅助接合件包括位于所述圆形尖端与头部之间的锥形部分。焊接辅助接合件的此几何设计支持可靠连接的生产，如果锥形部分优选朝向焊接辅助接合件的头部变宽并且包括在锥形部的中心轴线与锥面之间的在35°≤SW≤80°范围内的顶锥角SW。焊接辅助接合件的此设计特别支持匹配于焊接辅助接合件的模具几何形状的相互作用。

本发明包括本发明的另外的连接方法，其用于带有头部和圆形尖端的焊接辅助接合件，特别是如上已描述的焊接辅助接合件。本发明的连接方法用于借由作为反支承/抵接部的模具而将焊接辅助接合件设定到不良可焊接材料的至少一种第一部件中，所述模具具有带圆弧形内壁的凹型凹部至少在其一个局部部分中带有在1.0mm≤MR≤60mm范围内的模具半径MR。本发明的连接方法，包括以下步骤：将所述焊接辅助接合件设定在至少一个第一部件中并且抵对所述模具，其中，如果满足以下条件，则在所述焊接辅助接合件的尖端几何形状与所述模具几何形状之间设置材料位移间隙：：

特别是

其中，SR表示所述焊接辅助接合件的圆形尖端的尖端半径。

相比于上述的连接方法，这里使用的模具包括较小的模具半径MR。因此，尖端半径SR与模具半径MR的其它优选比率确保：尖端几何形状和模具几何形状之间的有利的材料位移间隙。根据本发明的连接方法的一个优选实施方案，所述模具包括带有在1.5mm≤MR≤5mm范围内的模具半径MR的凹型凹部，其中，圆弧形凹部在圆周凸型区域开通，特别是具有在15mm≤MR_a≤40mm范围内的外模具半径MR_a。通过模具的这种设计，凹坑状凹陷得以产生在焊接辅助接合件被设置所在处。所得的所述至少一个第一部件的材料位移以及焊接辅助接合件的变形，有利于用于以后焊接的初始化的焊接疙瘩/凸起的形成。

进一步优选地，尖端半径SR和模具半径MR具有MR≥2·SR的比率。此外，优选的是，所述模具半径MR选自1.5mm≤MR≤5mm的范围，并且所述尖端半径SR选自0.1mm≤SR≤1.5mm的范围。根据该连接方法的一个进一步优选的实施方案，所述焊接辅助接合件优选包括：锥形部分，其定位在所述焊接辅助接合件的所述圆形尖端与所述头部之间，并且其朝向所述头部变宽，并且其包括在所述锥形部分的中心轴线与外表面之间的在35°≤SW≤80°范围内的顶锥角SW。与此优选几何形状相关联的程序的益处在上面已经被集中地说明并以同样的方式适用于此。

本发明包括另一连接方法，其用于待设定在具有作为抵接部的模具的不良可焊接材料的至少一个第一部件中的具有头部和圆形尖端的焊接辅助接合件，特别是上述焊接辅助接合件之一，所述模具包括带有在1.0mm≤MR≤60mm范围内的模具半径MR的至少局部圆弧形内壁的凹型凹部。该连接方法的此步骤用作为后续焊接工艺的准备。本发明的连接方法，包括以下步骤：将所述焊接辅助接合件设定在至少一个第一部件中并且抵对所述模具，其中，如果满足以下条件，则在所述焊接辅助接合件的尖端几何形状与所述模具几何形状之间设置材料位移间隙：

特别是

其中，SR表示所述焊接辅助接合件的圆形尖端的尖端半径。本发明的连接方法优选涉及使用焊接辅助接合件进行连接的产生，该焊接辅助接合件的圆形尖端延伸在该焊接辅助接合件的柄部上或其整个直径上，或该焊接辅助接合件的圆形尖端直接合并到该焊接辅助接合件的头部。由于焊接辅助接合件的尖端几何形状和所述模具的这种几何形状构造，获得在模具的凹型凹部——其优选连续圆弧形的——与焊接辅助接合件的尖端的圆弧形形状之间的相互作用，其形成在它们之间的材料位移间隙。如果尖端半径SR和模具半径MR之间的上述比率都满足时，第一部件的非可焊接材料被径向向外移动，使得：它仅可以忽略不计地存在于--优选完全不存在于变形的焊接辅助接合件的后续焊接突起的区域中。因此，此处提及的尖端半径SR和模具半径MR的比率确保：通过材料位移隙实现的材料的可靠径向位移、以及有利的焊接凸起或焊接头的形成，以能够产生到可焊接材料的第二部件的焊接连接。

本发明优选地，尖端半径SR和模具半径MR具有MR≥2·SR的比率。进一步优选的是，所述模具半径MR选自20mm≤MR≤40mm的范围，并且所述尖端半径SR选自1mm≤SR≤1.5mm的范围。

本发明进一步包括一种连接方法，其用于设定在具有作为抵接部/反支承的模具的不良可焊接材料的至少一个第一部件中的包括头部和尖端的焊接辅助接合件，所述模具具有用于准备后续焊接方法的凹部，所述凹部带有在所述凹部的内壁与所述凹部的中心轴线之间的模具角度MW，所述连接方法包括以下步骤：将所述焊接辅助接合件设定在所述至少一个第一部件中并且抵对所述模具，其中，如果满足以下条件，则在焊接辅助接合件与所述模具之间设置材料位移间隙：

特别是

其中，SR表示在所述焊接辅助接合件的外表面与中心轴线之间测量的所述焊接辅助接合件的尖端的尖端半径。

根据本文所述的连接方法，不带有圆形尖端的焊接辅助接合件被设置到第一部件中。充当反支承/抵接部的模具具有与上面所描述的弧形凹部相反的角度化凹部。对应地，特别是，顶锥角SW和模具角度MW的有利谐调——其产生的有利的材料位移间隙——一方面支持所述第一部件的径向材料去除、并在另一方面通过焊接辅助接合件的变形而得焊接头或焊接凸起的有利发展。

在此连接中，优选的是，所述模具具有带有在70°≤MW≤90°范围内的模具角度MW的角度化凹部。根据本发明的另一个优选的实施方案，所述顶锥角SW和所述模具角度MW满足下列比率：MW–SW≥10°。还优选的是，所述顶锥角SW选自35°≤SW≤80°的范围。

进一步优选的是，上面描述的所有本发明的连接方法包括进一步的步骤：将包括焊接辅助接合件的第一部件焊接到可焊接材料的第二部件。此外，对所有上述连接方法，本发明优选的是：焊接辅助接合件，当被设定到至少一个第一部件中时，被加速到在1m/s≤v≤40m/s、进一步优选在10m/s≤v≤40m/s、甚至更优选在20m/s≤v≤40m/s范围内、并且也优选在30m/s的速度。用于焊接辅助接合件的此处优选使用的高设定速度具有的优点是：相对于现有技术，该设置过程所需的时间被最小化。此外，所述速度所引起的焊接辅助接合件的高动能确保了在模具处所述焊接辅助接合件的可靠的变形。以这种方式，确保了：在模具处所述焊接辅助接合件的变形过程中，支持该焊接程序的焊接凸起或焊接头得以形成，并且第一部件的材料从焊接辅助接合件的尖端部沿径向向外被位移。此外，当涉及到上述的连接方法时，所述焊接辅助接合件优选包括如以上已描述的柄部。

本发明还包括用于焊接辅助接合件的制造方法，特别是用于如以上已描述的焊接辅助接合件，所述制造方法包括：冷形成所述焊接辅助接合件，其优选包括柄部和圆形尖端。

此外，本发明包括用于模具的制造方法，特别是如以上已描述的模具，所述制造方法包括：形成和精加工弧形凹部，所述弧形凹部带有围绕弧形凹部的中心轴线上的一点在1.0mm≤MR≤60mm范围内的模具半径MR。

4.附图说明

本发明参考附图进行更详细地说明。在附图中：

图1示出来自现有技术的、根据DE 10 2012 010 870、由设定方法和焊接构成的此处示出的连接方法的基本结构；

图2示出本发明的焊接辅助接合件的优选实施例的示意侧视图和部分剖面图；

图3示出本发明优选模具的侧面透视图和剖面图；

图4示出是通过平行于模具的中心轴线的模具的优选实施方案的示意垂直截面；

图5示出用于设定工艺的焊接辅助接合件和模具的几何形状的第一优选组合；

图6示出用于焊接辅助接合件的设定过程的模具的几何形状与焊接辅助接合件的几何形状的进一步优选组合；

图7示出由于设定方法的模板，焊接辅助接合件的几何形状与适合的几何形状的进一步优选的组合；以及

图8示出由于用于焊接辅助接合件的设定工艺的模具，焊接辅助接合件的几何形状与适合的几何形状的另一优选的组合。

5.具体实施方式

本发明提供用于将非可焊接或不良可焊接材料(进一步称为不良可焊接的材料)制成的至少一个第一部件20，22通过焊接连接到可焊接材料制成的至少一个第二部件30。为此目的，由可焊接材料构成的焊接辅助接合件10初始设定到至少一个第一部件20，22中。在焊接辅助接合件10的设定过程已经完成之后，第一部件20借由焊接的焊接辅助接合件10而焊接到第二部件30。由此焊接辅助接合件10和第二部件30之间的焊接连接得以产生。像这样的方法在DE 10 2012 010 870已进行了说明，这被称为补充技术信息。

作为示例，图1示出来自DE 10 2012 010 870的图16。其中，焊接辅助接合件10被首先设定到不良可焊接材料制成的两个第一部件20，22的两者中。模具50，其将在下面更详细讨论，充当用于焊接辅助接合件10的设定过程的反支承/抵接部。焊接辅助接合件10形成为钉。焊接辅助接合件10的形状也更详细地解释如下。

在根据图1的子步骤a，b，c和d过程中，焊接辅助接合件10借由冲头(未示出)通过力F被首先设定成基本上无旋转地进入预先冲裁的第一部件20，22中。由此，材料位移借由焊接辅助接合件10而发生在第20，22部件中，而无在设定过程中部件材料被冲出。在描绘d中，可以看出，焊接辅助接合件10在模具50处变形。在焊接辅助接合件的尖端的区域中的变形形成焊接头70，焊接突起或按照描绘e的待焊接到第二部件30的通常合适的焊接接触面积。该焊接通过公知的电焊接程序进行，例如电阻焊接，由此焊接电极64，66与第二部件30和焊接辅助接合件10接触。出于这个原因，电焊电流流过产生焊接点60的焊接电极64，66之间、以及在冷却后在焊接辅助接合件10和第二部件30之间的接口处的焊接连接。焊接点60的形成的的大小、形状、速度以及类型，除其它外，依赖于焊接辅助接合件10到第二部件30的焊接接触面积，该焊接辅助接合件10在设定中已经变形。该焊接接触面积的合适的生产和配置由焊接辅助接合件10在模具50处的变形进行，其中，本发明优选地，焊接辅助接合件10的尖端部13的形状匹配于在设定过程中在焊接辅助接合件10的影响区域中的模具50的形状。

待连接的部件20和30的材料是不相互焊接兼容的，以使它们经由焊接辅助接合件10而间接焊接。可焊接材料包括钢、高强度钢、例如22MnB5(CEV＝0.5)、B27(CEV＝0.54)、32MnCrB6(CEV＝0.6)，其例如在车辆制造中车架结构的产生。非可焊接或不良可焊接材料包括在无建设性助剂的情况下只能很差地或完全不焊接到其他部件的材料。然而，这也包括：可焊接材料其在他们的材料组合中到待连接部件的材料没有或只有很小的焊接兼容性。这意味着，通常可焊接材料不能或只能以困难地或不良地方式被焊接到彼此。这些材料包括，例如，塑料、纤维增强塑料、铝、铸铁或其它铁合金以及钢，比如具有CEV>0.8的弹簧钢。

焊接辅助接合件10的设定由上述的冲头执行，其由液压的、电磁的、电动、气动或天然气为动力驱动移动。根据本发明的一个优选实施例，焊接辅助接合件，依据接合任务，通过的脉冲状的力来驱动，其将焊接辅助接合件10加速到高达1m/s至40m/s、优选1m/s达至和包括5m/s、进一步优选在10m/s≤v≤40m/s范围、甚至更优选在20m/s≤v≤40m/s范围、和也优选在至少30m/s的速度。在或设定工艺中这样的驱动已在DE 10 2006 002 238进行了描述，即在这一点上提及。在设定过程已经完成之后，非可焊接或不良可焊接材料的至少一个部件20，22设置有焊接辅助接合件10，它提供了均匀的或突出地设置的焊接接触面积，以下称为焊接头。此外，焊接辅助接合件的头部12从部件20，22突出或抵接它。因为至少一个第一部件20，22和焊接辅助接合件10被可靠地连接到彼此，优选传输这种组合并到别处焊接它。以这种方式，后续的焊接可以在同一地点在紧接该设定后进行。

如上面已提到的，焊接头70的形成本发明通过焊接辅助接合件10的形状特别是尖端部12的形状对模具50的形状的选择性匹配来实现的。焊接辅助接合件10的优选实施例示于图2。图3示出优选的模具50的侧视图和剖视图。图4示意地示出模具50的进一步优选的几何设计，随参数一起描述。图5至图8描绘了已相互匹配的焊接辅助接合件10和模具50的优选成型构造。

图2示出带有尖端部分12、柄部14和头部16的优选的焊接辅助接合件10的局部剖视图。通常需要使焊接辅助接合件10适于接合任务，特别适于至少一个第一部件20的特定的材料性质。尤其是，焊接辅助接合件10必须比至少一个第一部件20更硬。以这种方式，确保了焊接辅助接合件10的形变仅所述至少一个第一部件20已被渗透后才发生。此外，避免了：在焊接辅助接合件10已经穿过第一部件20时横向膨胀。此外，优选的焊接辅助接合件10包括足够高的残余延展性以便在触及模具50时进行塑性变形而无裂缝。此外，已经认识到，当满足焊接辅助接合件10的强度增加时，需要焊接辅助接合件10的较高的驱动力。因此，焊接辅助接合件的强度必须在800至1200N/mm²的范围内，例如，使用0.8到2.5mm薄铝板。长度依据焊接辅助接合件10的尖端的几何形状在该范围内变化。根据焊接辅助接合件10的材料，模具50的材料选自较硬的材料，以便确保焊接辅助接合件10的变形。

参照图2中的焊接辅助接合部10的图示，头部16优选地具有的直径为5至12mm，更优选为7至10mm，并且进一步优选8mm。依据要解决的接合任务和用于焊接辅助接合件10的后面连接所需的稳定性，头部16的高度在0.8至2mm的范围内变化，优选为1.0到1.8mm。根据进一步优选的实施方案，头部被形成平面在其上侧，即对立于接合方向S。以这种方式，提供了一种用于驱动活塞的足够大的接触面积。进一步优选配备横向带有圆柱形或圆形圆周表面的头部16。

此外，头部16包括头部下方径向凹槽17。此头部下方径向凹槽17提供用于接收从所述至少一个第一部件20移位的材料。在接收在头部下方径向凹槽17中的材料优选具有，在剪切应力的情况下，对已经设定到部件20的焊接辅助接合件10的起稳定作用的影响。头部下方径向凹槽17优选具有0.2至0.6mm的高度和1.5到2.0mm的宽度。此外，该头部下方径向凹槽优选径向向上，使得平面环形表面形成在头部16的底侧处。此环形表面斜靠在第一部件20上，并借由充分的径向宽度，它避免了头部的底侧的第一部件20的凹口效应。另外，优选在设定步骤已经完成后，头部的底侧防锈地封闭头部下方径向凹槽17的区域，优选气密地和通过部件上的抵接而在头部的底侧和部件之间无间隙。

柄部14是焊接辅助接合件的可选构件。它建立在头部和尖端部分12之间的连接。还优选直接接合尖端部12到头部16，所述尖端部12优选设置有尖锐的尖端(见图5)、圆顶形圆尖(见图6)或圆形尖端(参见图7和图8)。在设定的过程中，柄部14稳定化在穿透第一部件20时的焊接辅助接合件10。此外，柄部随模具与尖端部分12一起被压缩，由此它沿径向扩展。因为在柄部14和尖端部12之间的过渡处的柄部14直径，在压缩后大于在柄部14和头部16之间的过渡处的柄部直径，因此它形成底切，其支持焊接辅助接合件在第一部件10内的保持。优选地，柄部具有3至4mm的直径。依据待接合的部件20，22的厚度，柄14的长度在0mm<1_s≤15mm、优选至少1mm、并且进一步优选1mm≤1_s≤6mm的范围内变化。

焊接辅助接合件10的尖端部12由尖端11和相邻的锥形部分13构成。尖端部分12在焊接辅助接合件10进入第一部件20的穿透过程中对材料的位移具有影响。优选的是，通过上述尖端11和锥形部分13形成尖端部12。此尖端11优选形成尖锐的或具有圆形的形状。根据进一步优选的实施方案，尖端部分12具有圆顶形状。在这种情况下，柄部在接合方向以弧形形状封闭，其中所述圆弧的直径覆盖柄部14的整个直径。

尖端部12的不同形状在图5至图8中示出。图5示出合并到锥形部分13的尖锐的尖端11'。尖端11'的特征在于顶锥角SW，其位于中心轴线M和尖端11的径向外周面'和锥形部分13之间。因此，尖端角度SW也描述了圆锥部分13的形状。

在图6中，尖端部分12或锥形部分13配置有圆形形状。圆形尖端11“在柄部14的整个直径上延伸，类似圆顶。还优选省略柄部14，以使尖端部分12直接合并到头部16。图6的圆形尖端11由尖端半径SR描述。包括尖端半径SR的圆弧——其形成圆顶形状的尖端11“——具有其中心轴线M上的中心。

在图7和图8中，尖端部12是圆形尖端11和合并到可选柄部14的锥形部分的组合。

根据锥形部13的进一步优选的实施方案，周面形成平面的或曲线的。圆周表面的弯曲是凸形或凹形的，以影响在穿透到第一部件20时的材料位移行为。还优选装备具有三角形、矩形或多面体形的锥形部分13，代替圆形基座(未示出)。

充当反支承/抵接部的模具50形成为适应于图5至图8的优选的焊接辅助接合件。模具的轮廓对在焊接辅助接合件10和至少一个第一部件20之间的连接的形成有影响。在此方面，应当注意的是，在焊接辅助接合件10的柄部中的底切随模具轮廓的扁平化(即随模具50的凹部52的深度减小)而增大。同时，所需的接合能量增加，以实现焊接辅助接合件10的头部16在第一部件20上的抵接。随着模具52的模具轮廓的深度的增加，焊接辅助接合件10——其在凹部52中已重整——的可焊性增加了。此外，较深的模具轮廓52有助于焊接点60的形成的更好再现。但是，较深的模具轮廓具有的缺点是：焊接辅助接合件10必须相应地较长地形成。

关于模具轮廓，即凹部52的形状，已被证明的是，凹部52的选择性的深着陆(landing)导致后续焊接过程中的较高的能量集束。以这种方式，更有效的初始焊接点火是可能的。进一步优选在模具50的凹部52中设置最小轮廓半径56。通过减少轮廓半径，被移位的接合材料的均匀流动得到支持。以这种方式，避免了在焊接头70上的位移的材料卡塞。此外，优选有利的是将模具的内半径选择成尽可能大。因为这样的条件导致模具50的凹部52的降低的斜率，因此材料的位移以较低的能量消耗进行是可能的。

本发明优选的是，模具50包括凹型凹部52。根据本发明的各种优选实施例，凹型凹部52以不同的方式被构造。根据第一优选实施例，凹部52被形成圆弧形，如在图6至图8中可以看到。模具半径MR₁，MR₂，MR₃——其具有在凹型凹部52的中心轴线M上的原点——限定凹型凹部的优选连续的或至少部分连续的弧形形状。

根据本发明的另一个优选实施例(参见图4)，所述凹部52包括：至少在局部区域55处的圆弧形的径向内侧54或内壁。局部区域55也由模具半径MR的各个部分特别是由局部区域55的模具半径MR₅₅限定，其将在下面提到。局部区域55的模具半径MR₅₅优选具有在中心轴M上的或在平行于中心轴线M的直线G上的其原点。优选地，在根据图4的凹型凹部52的垂直剖视图中，凹部52包括两个弧形截面面积55，其已被互相对立地布置，并且其具有半径MR₅₅或MR₅₅'。根据连同凹型凹部52的模具50的未图示的空间视图，直线G位于圆柱形表面上，其围绕中心轴线M被同心地布置。

在图4中，局部区域55优选通过模具基座58的不同形状而彼此连接，所述模具基座58根据接合任务是可设计的。根据不同的实施方案，模具基座58是平坦的、波纹状的、有角度的、弯曲的或具有其他形状。进一步优选在凹型凹部52的径向内侧54中形成同心着陆部，其例如可以被视为轮廓半径56。

在下文中，本发明优选的模具50和连接方法被描述成使用完全或部分连续的圆弧形凹型凹部52，借助于其从而至少一个第一部件22经由焊接辅助接合件10连接到第二部件30的装置。以同样的方式，模具50可用在这一点上，其凹型凹部52在模具50的纵剖面图中具有圆弧状的局部区域55。在第一步骤I中，焊接辅助接合件10被设定到至少一个第一部件20中。由于焊接辅助接合件10的尖端部12和模具50的形状，其已优选适于彼此，焊接辅助接合件10的变形在焊接头70中发生(步骤II)。接着，焊接头70被焊接到第二部件30(步骤Ⅲ)。

已被证明是有利的和经济的是，通过冷成形过程产生焊接辅助接合件10具有在下面更详细讨论的几何形状。根据已知的方法，，所使用的模具50(见下文)也形成(步骤H_m1)和精加工(步骤H_m2)具有下面所讨论的几何形状。

根据图4的优选实施例示出包括被急剧锥形或尖锐的非圆形尖端11'的锥形部分13。尖端部分13包括在35°≤SW₁≤80°、优选45°≤SW₁≤70°范围内的顶锥角SW₁。

根据本发明，优选的是焊接辅助接合件10和模具50的几何形状满足以下条件。这是因为，在这种情况下，在第一部件20中的焊接辅助接合件的设定工艺和适于后续焊接的焊接头70的形成两者得到支持。焊接辅助接合件10和模具50的这些优选几何条件可参照顶锥角SW₁和模具角度MW而被如下限定：

特别是

带有非圆形尖端11的这种焊接辅助接合件10借由作为反支承/抵接部的模具50'而设定，所述模具50包括沿设定方向S的角度化的凹部52'。凹部52'形成圆锥形的，带有在中心轴线M与凹部52'的径向内侧54'之间的模具角度MW。模具角度MW₁选自70°≤MW₁≤90°的范围。

优选的是，尖端几何形状和模具几何形状，其布置成在设定过程中彼此对立，形成在它们之间的材料位移间隙，通过该间隙从而至少一个第一部件20的材料可以被径向向外移除。可以理解的是，所述间隙的尺寸只能在该焊接辅助接合件触及模具的时刻被评估，即在焊接辅助接合件10的尖端部12在模具50处的变形之前，因为焊接辅助接合件10在模具50处的变形，所以这种材料位移间隙暴露于不断变化中。只要模具角度MW和焊接辅助接合件10的顶锥角SW₁优选满足以下条件，这种材料位移间隙就得以形成：MW–SW₁≥10°。

如果，优选地，上述比率范围与上述几何形状条件之一或多个进行组合，并且如果选定的条件累计得到满足，则本发明的进一步优选实施例产生。

根据图6所示的优选实施例，圆顶形焊接辅助接合件10的尖端半径SR₁和模具50的优选圆弧形的凹型凹部的模具半径MR₁满足以下比例：特别是

其中，模具半径MR₁优选选自1mm≤MR₁≤60mm的范围。此外，在本发明的该优选实施例中，焊接辅助接合件10的尖端11“的优选的圆弧和模具50的优选圆弧形的凹型凹部52的圆弧，彼此匹配成使得：有利的材料位移间隙甚至在焊接辅助接合件10在模具50处的变形之前在它们之间得以形成。如果模具半径达到或超过尖端半径SR₁值的两倍，即MR₁≥2·SR，则该材料位移间隙的形成优选地得到支持。

根据本发明的一个进一步优选的实施方案，焊接头70的形状和焊接辅助接合件的设定结果可以进一步得到改善。为此，模具半径MR₁选自20mm≤MR₁≤40mm的范围，并且尖端半径SR₁选自1mm≤SR₁≤1.5mm的范围。

本发明的另一连接方法参照图7示出。在焊前，所示的优选焊接辅助接合件10被首先设定成逆于优选的模具形状。焊接辅助接合件10包括未示出的头部16、可选的柄部14、带有顶锥角SW₂的圆锥形尖端部分12、以及圆形尖端11。圆形尖端11由尖端半径SR₂定义，其中尖端11的圆弧的中心位于中心轴线M上。

模具50的凹型凹部52，优选是圆弧形的，在其最低点处由模具半径MR₂限定。再次，该圆弧的中心位于所述中心轴线M上。

当将焊接辅助接合件10设定到至少一个第一部件20中并且抵接图7所示的模具50时，当下列条件满足时形成材料位移间隙，该材料位移间隙也已在以上描述：

特别是

在这方面，特别优选的是，模具50的优选圆弧形的凹型凹部52包括在1.5mm≤MR≤5mm范围内的模具半径MR。此外，从图7中所示的优选实施例中可以看出，模具50的优选圆弧形的凹型凹部52在圆周凸状部分中逆于设定方向S开通。特别地，该圆周凸状部分由在15mm≤MR_a≤40mm范围中的模具半径MR限定。

此处优选使用的模具形状产生焊接凸起，其沿接合方向强烈细化，并且其包括在设定方向S的小的接触面积。焊接凸起的这种形状具有的优点是有利于焊接起始，特别是相对于光弧焊和凸焊。

关于在本发明的此实施例中还使用的材料位移间隙，优选的是，尖端半径SR₂和冲模半径MR满足以下条件：MR₂≥2·SR₂。在这种情况下，进一步优选的是，尖端半径SR₂在0.1mm≤SR₂≤1.5mm的范围内。特别优选的是，在0.8mm≤SR₂≤1.2mm的范围内的尖端半径SR₂与在35°≤SW₂≤80°、优选45°≤SW₂≤70°和特别是SW₂＝55°的顶锥角SW₂进行组合。

图8示出另一替代连接方法，其中，根据图7的焊接辅助接合件10被设定抵靠模具50的优选圆弧形的带有在1.0mm≤MR₃≤60mm范围内的模具半径MR₃的凹部。如果在设定过程中以下几何规格关于焊接辅助接合件10和模具凹部52得到满足，则随后的焊接得到支持：

特别是

优选地，在设定焊接辅助结合件10时，所需的焊接头70的合适的材料位移和形成被以下事实支持：尖端半径SR3和模具半径MR3符合下列比例：MR₃≥2SR₃。这种情况下，优选模具半径MR3选自20mm≤MR₃≤40mm的范围，且尖端半径SR₃选自0.1≤SR₃≤1.5mm的范围。

在本文描述的方法中的一个优选实施例中，该焊接辅助结合件10包括锥形部分12，其设置在焊接辅助结合件的圆形尖端11和头部16直接。该锥形部分12通过在35°≤SW≤80°范围内的尖端角SW3表征。

因为根据图8的模具50的模具半径MR优选大于根据图7的具有凸起段的模具，因此针对随后至第二部件30的电子焊接，得到了在变形的焊接辅助连接件10上的较大接触面积。在此情况下，特别优选的是满足以下条件：0.8mm≤SR₃<1.2mm,SW＝55°和MR₃＝30mm。

还优选的是：对根据上述可选方案的模具50设置有相同深度的凹部52但椭圆形地设置。

6.附图标记列表

10 焊接辅助接合件

11 尖端

12 焊接辅助接合件的尖端部分

13 锥形区

14 柄部

16 头部

20,22 第一部件

30 第二部件

50 模具

52 凹部

54 径向内侧

55 局部区域

56 轮廓半径

58 模具基座

60 焊接点

64,66 焊接电极

70 焊接头

M 中心轴线

G 克直馏线平行于中心轴

SR 刀尖半径

SW 顶锥角

MW 模具角度

MR 模具半径

S 设置方向

V 速度