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Korrosionschutz beim Clinchen

| Redakteur: Frauke Finus

Das Tox-Rund-Punkt-Verfahren zum Verbinden von Blechen nimmt eine Vorbildfunktion ein, wenn es um das Korrosionsschutzverhalten der einzelnen Clinch- und Blechverbindungstechnologien geht.

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Eine Roboterzange setzt ein Tox-Rund-Punkt.
Eine Roboterzange setzt ein Tox-Rund-Punkt.
( Bild: Tox Pressotechnik )

Das Korrosionsverhalten von Blechwerkstoffen und daraus gefügten Blechbaugruppen zählt seit jeher zu den großen Herausforderungen der industriellen Fertigung. Allgemein ist bekannt, dass sich die verschiedenen metallischen Werkstoffe (Eisen/Stahl, Aluminium, NE-Metalle) in ihrem Korrosionsverhalten deutlich unterscheiden. Dies betrifft sowohl die Werkstoffe selbst als auch die sich ändernde Korrosionsneigung nach dem Bearbeiten bzw. dem Fügen und Verbinden von Blechen zu Baugruppen. Dabei wird nach thermisch basierten Füge- und Verbindungstechnologien (Schweißen, Laserschweißen, Löten, Hartlöten) oder mechanisch basierten Technologien (Schrauben, Nieten, Clinchen/ Druckfügen) unterschieden. Werden gleiche Materialien (z. B. Stahl/Stahl) oder unterschiedliche Materialien (z. B. Stahl/Aluminium) miteinander verbunden, ist eine differenzierte Betrachtung erforderlich. Dasselbe gilt bezüglich der unterschiedlichen Beschichtungen der Bleche (Galvanisches Verzinken, Feuerverzinken, Pulverbeschichtung, Lackierbeschichtung) sowie eventueller zwei- oder auch dreifacher Kombinationen verschiedener Materialien mit/ohne Beschichtungen, wodurch zum Beispiel Kontaktkorrosion zustande kommen kann. Auch die Gefüge in den jeweiligen Randzonen sollten beobachtet werden. Diese können sich durch thermische Einflüsse verändern. Aber auch die beim mechanischen Bearbeiten/Fügen durch Schneid- und Kerbwirkungen entstehenden Oberflächenverletzungen wie Bohrungen oder Verschränkungen, sind zu berücksichtigen. Eine Fügetechnologie in Kombination mit einem Beschichtungssystem wäre folgerichtig der Idealfall. Diese vermeidet nicht nur die genannten Nachteile und ist universell-flexibel sowie wirtschaftlich anzuwenden, sondern bietet auch noch auf Dauer zuverlässigen Korrosionsschutz.

Tox-Rund-Punkt-Technologie – mehr als nur Bleche verbinden

Bereits 1985 wurde der Idealfall zur Realität – das Tox-Rund-Punkt-Blechverbindungsverfahren wurde entwickelt (patentiert 1986). Zunächst nur in Einzelfällen in der Automobilindustrie genutzt, eroberte sich das Tox-Verfahren mit den Jahren eines ums andere Anwendungsgebiet in allen blechverarbeitenden Industrien. Heute gibt es weit über 250 Anwendungen in Automobilen und Fahrzeugen, von vergleichsweise einfachen Katalysator-Abschirmblechen über hochbeanspruchte Fahrzeug- und Sitzgestell-Komponenten bis hin zu crash- also sicherheitsrelevanten Baugruppen aus Blechteilen. Weitere Anwendungs-Segmente des Tox-Clinchens sind Weißwarenindustrie, Gehäuse-, Geräte-, Apparate- und Maschinenbau, Klima-/Lüftungs- und Elektrotechnik-/Elektronikindustrie. Konzipiert nach dem Prinzip „Nieten ohne Niet“, zeichnet sich die Tox-Rund-Punkt-Technologie durch eine ganze Reihe von Vorteilen aus:

  • Mit Tox-Rund-Punkten lassen sich Blechwerkstoffe aller Art sortenrein oder im Materialmix sowie mit Zwischenlagen versehen, schnell und prozesssicher verbinden. Die Bleche können gleich oder verschieden dick, blank oder beschichtet sein.
  • Die Tox-Rund-Punkte erreichen 50 bis 70 % und als Doppelpunkt sogar bis 100 % der statischen Haltbarkeit eines Schweißpunktes. Die dynamische Festigkeit ist höher als beim Punktschweißen.
  • Bleche lassen sich ohne jegliche Zusatzwerkstoffe und Hilfsstoffe verbinden
  • Gesamtblechdicken von 0,3 bis 18 mm sind möglich
  • Es sind keine mechanische Vorbearbeitung und keine Nacharbeit nötig
  • Anders als beim Punktschweißen entstehen kein Wärmeeintrag und keine Schweißrückstände. Es ist keine Abluftabsaugung nötig.
  • Ein rationelles Setzen von Einzel- und Mehrfachpunkten bei langen Werkzeugstandzeiten und einfacher und schneller Werkzeugwechsel sind hoch wirtschaftlich
  • Die lückenlose Prozessüberwachung und Dokumentation jedes Punktes ist ein weiterer Vorteil

Verbindet Bleche ohne Schnitte, Ecken und Kanten

Außerdem sind Tox-Rund-Punkt-Verbindungen zwischen 30 und 60 % günstiger herzustellen als Punktschweißverbindungen und sie gewährleisten nachweislich beste Korrosionsbeständigkeit. Denn das zu fügende Material wird an der Verbindungsstelle umgeformt und dabei plastisch verfestigt, und zwar ohne dass die Materialien geschnitten/ verschränkt werden und ohne dass eine mechanische Kerbwirkung auftritt. Oder einfacher ausgedrückt: Der runde Punkt verbindet die Bleche ohne Schnitte, Ecken, Kanten, an denen Korrosion ansetzen könnte. Besonders vorteilhaft ist die Tox-Rund-Punkt-Technologie in Verbindung mit der sogenannten „duktilen Mikroverzinkung“ der ZINQ Technologie GmbH, wie das Unternehmen in einer aufwändigen Testreihe ermittelte.

Clinchen korrosionsrelevanter Blechteile mit Dünnschicht-Stückverzinkung

Im Rahmen dieser Testreihe wurde das Verhalten der von Zinq Technologie entwickelten Dünnschicht-Stückverzinkung „Micro ZINQ“ beim Fügeverfahren „Clinchen“ untersucht. Das Testverfahren und die ermittelten Ergebnisse, bezüglich „mechanischer Tragfähigkeit der Verbindung bei hohen Umformgraden sowie den Korrosionsschutz im Vergleich zur konventionellen Feuerverzinkung“ stellen der Tox-Rund-Punkt-Technologie ein gute Zeugnis aus. „Das Dünnschichtverzinkungsverfahren „Micro ZINQ“ liefert nicht nur einen sehr guten Korrosionsschutz, sondern bietet durch die flexible Schichtstruktur viel Potenzial zur Umsetzung intelligenter (Blech-)Konstruktionen durch Kombination mit der bewährten Tox-Rund-Punkt-Technologie. 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 abschließend vorgenommenen Korrosionstests, dass die Zinkschicht beim Setzen des Rund-Punktes nicht beschädigt wird und damit der Korrosionsschutz voll erhalten bleibt“; so das gemeinsame Fazit von Dr.-Ing. Thomas Pinger, Leiter Forschung & Entwicklung und Dipl.-Ing. Eva-Maria Rückriem, Produktmanager, beide von der ZINQ Technologie GmbH. Außerdem bietet das kaltumformende Füge-/Verbindungsverfahren vielfältige Anwendungs- und Substitutionsmöglichkeiten, insbesondere durch die wachsende Verwendung von hochfesten und temperatursensiblen Stählen sowie Kombinationen mit anderen Werkstoffen. Auch deshalb stellt das Tox-Clinchen die kostengünstigste und umweltfreundlichste Lösung zum Verbinden von Blechen dar.

*Der Beitrag erschien zuerst auf dem Portal unserer Schwestermarke Konstruktionspraxis. Verantwortliche Redakteurin: Juliana Pfeiffer.

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