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TOX®-Clinchen im Vergleich zum Punktschweißen

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TOX®-Clinchen versus Punktschweißen

Höhere dynamische Festigkeit als beim Punktschweißen!

Überlegene dynamische Festigkeit ohne physikalische Kerbwirkung im Punkt - das bedeutet: Der TOX®-Rund-Punkt besitzt eine längere Lebensdauer als ein Schweißpunkt. Der TOX®-Punkt im Kundentest: Dauerschwingtests mit TOX®-Rund-Punkten und Schweißpunkten. Die Verbindungen wurden einer Vorlast von 1 kN und einer Frequenz von etwa 35 Hz ausgesetzt. Ermittelt wurden dabei die Lastspiele bis zum Lösen der Verbindung.

Ein weiterer, oft ausschlaggebender Aspekt ist die erheblich höhere dynamische Festigkeit des kalt verformten TOX®-Clinch-Punktes im Vergleich zum Punktschweißen, bei dem die im Punkt eingebrachte Hitze eine Veränderung des Materialgefüges mit sich bringt, was sich nachteilig auf die Festigkeit des Schweißpunktes auswirkt. Aus diesem Grund sind dynamisch belastete Schweißpunkte den TOX®-Rund-Punkten hinsichtlich Punktfestigkeit unterlegen.

Das einfache Verfahren senkt Ihre Fertigungskosten. Die Wirtschaftlichkeit des Systems und die Standzeit der Werkzeuge sind eng miteinander verbunden.

Kostenvergleich beim Einzelpunktverfahren zwischen Punktschweißen und TOX®-Verbindung einer Baustahlanwendung. Mit der TOX®-Verbindungstechnologie können auch Mehrpunktanwendungen realisiert werden. Dadurch kann die Kostendifferenz zwischen der TOX®-Verbindung und dem Punktschweißen noch deutlich größer ausfallen.

Elektrische Leitfähigkeit im TOX®-Clinch-Punkt

Das Verhalten des elektrischen Widerstands ist besonders wichtig beim Einsatz in Elektrogeräten und in elektrischen Leitern, wie sie heute in PKWs bereits als vorgefertigte Kabelbäume zum Beispiel zur Versorgung der Türelektrik Verwendung finden. Vorteilhaft dabei ist ein möglichst geringer Übergangswiderstand. Es gilt: Je niedriger der Übergangswiderstand, desto höher ist die elektrische Leitfähigkeit.

 

Aus den bisher realisierten Anwendungen sowie den umfangreichen Labor- und Feldversuchen ergeben sich folgende Erkenntnisse hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften der TOX®-Verbindung:

  • Die unter hohem Druck aneinander gepressten und miteinander zum TOX®-Punkt verformten Blech-/ Folien-Oberflächen im Fügepunkt sind günstig für die elektrische Leitfähigkeit.
  • Beschichtete Oberflächen fließen mit in den Punkt und verringern den Übergangswiderstand. Der größte Teil des Stroms fließt über den Fügepunkt. Die umgebende Fläche trägt nur geringfügig zur Stromleitung bei (10%). Entscheidend ist also der Fügepunkt!
  • Beölte, verzinkte und verklebte Oberflächen wirken sich bei Stahlblechen nur wenig auf den Übergangswiderstand aus. Ein Vergleich zwischen Schweißpunkten und Clinch-Punkten ist abhängig von den kombinierten Materialien.
  • Für das Fügen von kleinsten Elektronik-Bauteilen wird der TOX®-MICROpoint ab ø 1 mm zur idealen Lösung: kaltes Fügen von dünnsten Blechen, bei kleinsten Flanschmaßen, keine thermische Veränderung des Materials, geringster Verzug im Bauteil.
  • Kunststofffolie zwischen den Blechen, die beim Fügevorgang durchstoßen wird und mitfließt, bewirkt eine Erhöhung des Übergangswiderstandes um ca. das 10fache.
  • Die Kombination "Stahl/ Aluminium" führt zu praktisch den gleichen Ergebnissen wie eine "Stahl/ Stahl" Anordnung.

TU Dresden weist elektrische Leitfähigkeit des TOX®-Rund-Punkts nach

Nun ist es amtlich: Die hervorragende elektrische Leitfähigkeit von TOX®-Rund-Punkten und TOX®-SKB-Punkten zum Verbinden von Blechen aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien gleicher oder verschiedener Dicken wurde in einem umfangreichen Test der Technischen Universität Dresden nachgewiesen! Die intensive Untersuchung zum Thema "Elektrisches Eigenschaftsprofil umformtechnischer Fügeverbindungen" wurde vom Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik gemeinsam mit dem Institut für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik der TU Dresden durchgeführt. An den im Vorfeld vom Arbeitskreis "Fügen" durchgeführten Sitzungen des PbA (Projektbegleitender Ausschuss) nahmen führende Vertreter der Automobilindustrie und deren Zulieferer sowie mehrere Hersteller von Füge- und Verbindungstechnikprodukten teil. Dabei wurden unter anderem ein Anforderungsprofil und ein Versuchsplan entwickelt, wobei der Versuchsplan in der praktischen Durchführung dann in vollem Umfang zur Anwendung kam. Grundsätzlich wurde unterschieden zwischen dem mechanischen Verbinden (z. B. Druckfügen/Clinchen), der Bauteil-Anbindung (z. B. Setzen von Bolzen, Setzmuttern) und dem mechanischen Verbinden mit Bauteil-Anbindung (z. B. Stanzmuttern). Definiert wurde der Versuch zum "langzeitstabilen, mechanischen Verbinden von Bauteilen bei zum Teil vorhandener Funktionsintegration durch Befestigen von Anbauteilen (Funktionselemente)". Dabei floss, unter Berücksichtigung des Stands der Technik, die mechanische Festigkeit (Abscher-, Zug- und Abdrehfestigkeit) genauso ein, wie die bis dato geringe bis gar nicht vorhandene Forderung an die elektrischen Eigenschaften solcher Verbindungen. Der praktische Hintergrund hierbei ist der, dass sich die Suche nach energie- und materialsparenden Füge- und Verbindungslösungen nunmehr auf elektrische Bauteile und Baugruppen ausweitet. Gerade um von den zusätzlichen, material- und energieintensiven Verfahren wie Punktschweißen, Löten oder Laserschweißen wegzukommen und neuen, wirtschaftlicheren Fertigungsprozessen Raum zu geben.

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