Clinchen Dreigeteilte Matrize sorgt beim Fügen von Gaszählern für höhere Festigkeit

Das Clinchen bietet im Vergleich zum Punktschweißen vor allem Vorteile, wenn spezielle Materialien verbunden werden müssen und es auf eine sehr hohe dynamische Belastbarkeit ankommt. Das nichtschneidende Tog-L-Loc-Clinchverfahren mit dreigeteilter Matrize führt besonders bei unterschiedlichen Blechdickenkombinationen zu höheren Kopfzug- und Schälzug-Festigkeiten.

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Mit der Entwicklung und Produktion von Zählern und Systemen für die Gas-, Strom-, Wasser- und Wärmeversorgung befasst sich das Karlsruher Unternehmen Actaris. Die absolute Gasdichtigkeit stellt dabei einen wesentlichen Qualitätspunkt dar. Nachdem die Gaszähler (Bild 1) den neusten Anforderungen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt und der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e.V angepasst worden waren, galt es nun, mit dem Clinchen eine neue Verbindungsart einzusetzen, die noch sicherer ist und den Anspruch an höchstmögliche Qualität unterstreicht. Nach zahlreichen, umfangreichen Versuchen mit verschiedenen Clinchtechnik-Herstellern entschied sich Actaris letztendlich für die BTM Blechverbindungstechnik GmbH.

Unterschiedlichste Teile werden geclincht

Bei Actaris werden je nach Modell die unterschiedlichsten Teile geclincht. Ein wesentliches Qualitätsmerkmal stellt deren Abrisseigenschaft dar.

Neben einer eventuellen versehentlichen Beschädigung gilt es, die Gaszähler vor den Manipulationsversuchen der Endkunden zu schützen. Sie sind so abzusichern, dass nach einem Manipulationsversuch kein Gas austreten kann. Daher werden zur Qualitätskontrolle stichprobenartig die bereits montierten Zählwerkplatten abgerissen. Dabei darf kein Leck entstehen, aus dem Gas ausströmen kann.

Im Gegensatz zu anderen Clinch-Herstellern konnte allein BTM alle Qualitätsmerkmale erfüllen. Der Grund liegt in dem von BTM entwickelten nichtschneidenden Tog-L-Loc-Clinchverfahren. Dieses bietet durch das dreigeteilte Matrizenkonzept dem Anwender zahlreiche Vorteile. Die Hinterschneidung des oberen Blechs in das untere erzeugt beim Clinchen einen Form- und Kraftschluss, der hohe Kräfte zu übertragen vermag.

Clinchpunkt bietet hohe dynamische Belastbarkeit

Der Clinchpunkt bietet vor allem eine sehr hohe dynamische Belastbarkeit. Darin ist das Clinchen selbst dem klassischen Punktschweißen überlegen. Insbesondere im Vergleich zum geschlossenen Matrizenkonzept zeigt das Tog-L-Loc-Clinchverfahren bei etwa gleichen Scherzug-Festigkeiten weitaus höhere Kopfzug- und Schälzug-Festigkeiten. Dieser Effekt kommt verstärkt bei Dünn-Dick-Blechkombinationen zum Tragen, weil bei dem sehr flachen Clinchpunkt das stempelseitig dünne Blech weitaus weniger tief gezogen werden muss und sich dabei doch eine sehr große Hinterschneidung ausbildet.

Etwaige Blechdickenschwankungen oder unterschiedliche Blechdickenkombinationen, die in einer Einstellung geclincht werden müssen, werden mit der dreigeteilten Matrize durch mehr oder weniger weites Öffnen der drei Matrizenlamellen kompensiert. Dies führt bei nahezu gleicher Festigkeit zu geringerem Verschleiß am Clinchwerkzeug.

Ein Werkzeugbruch durch die erforderliche feste Tiefe beim ungeteilten Werkzeug kommt praktisch nicht vor. Darüber hinaus lassen sich selbst unterschiedliche Materialien, beispielsweise Kupfer mit Aluminium, kostengünstig und sicher verbinden sowie auch oberflächenbeschichtete, schwer oder nicht schweißbare Werkstoffe fügen.

Clinchen bietet höhere Festigkeit als andere Fügeverfahren

Im Vergleich zu alternativen Fügeverfahren wie dem Schweißen, Nieten, Schrauben oder Kleben bietet allein das Clinchen die notwendigen Festigkeitswerte bei möglichst geringen Kosten je Verbindung. Verursacht werden die Kosten bei den alternativen Verbindungstechniken durch hohe Stromkosten oder durch Verbrauchsmaterialien wie Niete, Schrauben, Klebstoff und die dazu erforderliche Zuführtechnik.

Zum Clinchen der Teile bei Actaris werden Werkzeuge mit einem Durchmesser von 3 bis 4,6 mm bei einer Presskraft von 15 oder 30 kN eingesetzt. Insgesamt gilt es, bis zu sieben Clinchpunkte zu setzen (Bild 2). In einem Pressvorgang können gleichzeitig sowohl mehrere Clinchpunkte als auch andere Fügeprozesse (zum Beispiel Buchse einpressen, Einbördeln oder Lochstanzen) durchgeführt werden. Auch solche Prozessrationalisierungen wurden bereits realisiert.

Obwohl die Gehäuse teilweise bereits lackiert sind, lassen sich die Clinchpunkte, ohne Lackschäden zu hinterlassen, einwandfrei setzen (Bild 3). Diesen Vorteil haben sich die Waschmaschinen- und Kühlschrankhersteller inzwischen mit starkem Kostenvorteil zunutze gemacht. BTM bietet Werkzeuggrößen in den Durchmessern von 1,5 bis 7,6 mm in der Ausführung Tog-L-Loc (nichtschneidend) und 1,5 bis 4,6 mm in der Ausführung Lance-N-Loc (mit Schneidanteil) an.MM

Dipl.-Ing. Robert Ruthenberg ist Inhaber des PR-Büros rpr in 90461 Nürnberg, Christian Bohnert ist Geschäftsführer der BTM Europe Blechverbindungstechnik GmbH in 77833 Ottersweier

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