[发明专利]再成形方法和用于实施该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使工件再成形的方法、特别是镦铆(upsetting riveting)方法以及一种用于使工件再成形的装置。

背景技术

在再成形操作中，即在对工件进行专门针对性地塑性变形时，借助再成形工具将力施加于工件，由此使该工件再成形。压力再成形、拉压再成形、拉伸再成形、弯曲再成形以及推压再成形之间存在区别。

特别是在压力再成形过程中，再成形工具具有一种镦粗（upsetting）表面，该镦粗表面的轮廓基本上对应于待再成形的工件的期望的外轮廓。在再成形操作过程中，使该镦粗表面与待再成形的工件接触，并且将力施加于该工件，以使其由此再成形。

在许多种材料情况下，有利的是在再成形操作过程中或者就在再成形操作之前对待再成形的工件加热。

为了加热工件，例如能够将超声波振动、即约16kHz到约10GHz之间的振动施加于工件。使超声波振动吸收于工件内，由此对工件加热。

由此，已知借助超声焊极形式的闭合头成形机来使例如铆钉再成形。图1a到1c示意性地示出应用于已知的再成形方法中的各方法步骤。

已知的铆接方法用于将两种材料或两个元件连结在一起。首先，包括塑料的铆钉1通过设置在铆接材料2内的开口。使铆钉1连接到待连结的两个元件中的一个，或者它具有预先制成的镦头，该镦头防止铆钉会被完全压过铆接材料2内的开口。

如由图1可见，在此情况下，超声焊极3、即以超声波振动起作用的元件沿铆接材料2的方向运动，以使铆钉1的端面的边缘首先与超声焊极3接触。超声焊极3与铆钉1的接触意味着将超声波振动传递到铆钉。使超声波振动吸收于材料内。所吸收的超声波能量的比例取决于材料的阻尼常数或吸收系数。

一般来说，超声波振动的幅度将在工件内减小，因而，在相对于超声焊极的接触面处达到最大振幅，并且超声波运动得离超声焊极越远，则该最大振幅逐步变得越小。

吸收作用造成对铆钉1加热。由于在已知的方法中铆钉1包括塑料，所以材料将开始熔化，如图1b中所示，并且最终如图1c中所示，材料通过闭合头再成形。基本上，能够借助超声波非常快地加热待成形的工件，并且特别是仅局部地加热，因而，会进行期望的热再成形。

然而，在某些材料的情况下，通过超声波振动引入热量受限于相对于超声焊极3的接触面附近的闭合区域。这一方面是由于随着相对于超声焊极的间距一般呈指数状下降的吸收。另一方面，这些材料展现较低水平的导热性，因而，加热作用首先基本上保持受限于紧邻超声焊极的部分内。此外，如果现在待再成形工件包括具有极为依赖于温度的吸收系数的材料，因而，吸收系数随着温度变大，则紧邻超声焊极的区域内的吸收通过局部的加热作用进一步增大，这导致甚至更强的局部化加热。

因此，在已知方法中，仅紧邻于超声焊极的区域能被充分加热，因而，也就仅在这些区域内才能有效地进行再成形。

如特别是从图1c中可见，以此方式产生的闭合头5具有圆柱形收缩凹部4以及实际上不均匀地连接到铆钉、而是仅置于圆柱体周围的非常大的区域。这些区域减小闭合头5的稳定性。实际上，因此，以此方式产生的闭合头必须具有比考虑了它们的几何尺寸实际上所需尺寸更大的尺寸。然而，即使如此，这也不确保足够的强度。

发明内容

因此，基于所述现有技术，本发明的目的是提供一种用于使工件再成形的方法和装置，其特别是在再成形材料具有极为依赖于温度的阻尼常数时避免了上述缺点。

关于该方法，通过如下方式来实现该目的，即，在将再成形力施加于工件之前，使工件的至少第一部分置于与工件的与再成形工具接触的第二部分不同的温度下。

如果例如在图1a中所示情况下使铆钉1在它经过铆接材料2的区域内加热，则当使用合适材料时，在将超声波振动借助超声焊极施加于铆钉1时，可使超声波振动在被加热部分内的吸收程度增大，因而，不在超声焊极区域内或者不仅在超声焊极区域内、而是在被加热区域内完成再成形。

本发明的基本构思是利用依赖于温度的吸收系数来借助超声波更均匀地加热工件。

在待再成形工件内设置温度梯度、即设置工件的第一部分，该第一部分处于与接触再成形工具的第二部分温度不同的温度下，能够专门针对性地选择具有特别高或者可选地特别低的超声波振动吸收的部分，因而，能以相当针对性的方式借助超声焊极来加热工件的某些部分。