DD262471A1

DD262471A1 - Verfahren und vorrichtung zum formschluessigen verbinden von teilen

Info

Publication number: DD262471A1
Application number: DD30292587A
Authority: DD
Inventors: Helmut Flegel; Annerose Grund; Eckhard Roeth; Siegfried Schubert; Helmut Schwanz
Original assignee: Karl Marx Stadt Haushaltgeraet
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1988-11-30

Abstract

Die Erfindung dient zum Befestigen bzw. Zusammenfuegen von Teilen, Baendern, Blechen und betrifft die unloesbare, formschluessige Verbindung eines weicheren Teiles 2 mit einem haerteren Teil 1 des gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffarten. Anwendungsgebiet der Verbindung ist das Anbringen von Halte- und Griffelementen, die unloesbare Verbindung von zwei harten Bauteilen, sowie die Herstellung von Bimetallen und Verbundwerkstoffen. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, dass ein mit Durchbruechen versehenes Teil (1) mittels eines Druckstempels (5) bzw. einer Druckwalze bis zum Erreichen des Formschlusses auf ein Teil (2) gedrueckt wird. Zur Herabsetzung der Fliessgrenze des Teiles (2) und der erforderlichen Druckkraefte wird der Formschluss bei erhoehter Temperatur durchgefuehrt. Weitere Merkmale der Erfindung sind die Ausbildung der Durchbrueche in den zusammenzufuegenden Teilen und die Ausbildung des Druckstempels. Die Verbindung kommt durch das Eindringen des Materials des weicheren Teiles 2 in die Durchbrueche des haerteren Teiles zustande. Die besondere Ausbildung der Druckflaeche des Druckstempels bewirkt, dass die Verformung des weicheren Teiles 2 senkrecht zur Druckkraft gering gehalten wird. Die Erfindung wird am besten durch Figur 4 dargestellt. Fig. 4

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine unlösbare Verbindung eines Teiles aus unter Druckanwendung kaltfließfähigem Material mit einem bzw. mehreren mit Durchbrüchen versehenen Teilen aus härterem Material.

-Die Verbindung findet dort Anwendung, wo das Gefüge der zu verbindenden Teile durch Wärmeeinwirkung nicht verändert werden und der Korrosionsschutz erhalten bleiben soll. Weiterhin dort, wo die Oberfläche des Teiles nicht durch Verbindungselemente, wie z. B. Niete, unterbrochen werden darf und die Dichtheit gegenüber Flüssigkeiten und Gasen gefordert wird. Die Verbindung von Teilen aus unterschiedlichen Werkstoffarten bzw. -Sorten ist ein weiteres Anwendungsgebiet. Die Verbindung findet auch dort Anwendung, wo zwei härtere Teile durch eine Zwischenlage aus weichem, kaltfließfähigem Material verbunden werden sollen. Verbundwerkstoffe, die aus Werkstoffen bestehen, die nicht miteinander legierbar sind, aber eine unterschiedliche Härte aufweisen, z. B. Blei und Stahl, lassen sich mit diesem Verfahren verbinden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zum Verbinden von flächenförmigen Teilen sind Verfahren wie Schrauben, Nieten, Kleben, Punktschweißen bekannt. Schrauben und Nieten beschädigt, bzw. unterbricht die Oberfläche. Temperaturbeständige und hochbelastbare Klebeverbindungen sind kostenaufwendig, während Punktschweißen gleichartige Werkstoffe voraussetzt und das Gefüge des Materials beeinflußt. In der Patentschrift DE-OS 3130470 wird ein Verbindungsverfahren beschrieben, welches durch das Eindrücken einer gemeinsamen Ausbuchtung z. B. in zwei Bleche und anschließendem Flachdrücken dieser Ausbuchtung eine unlösbare Verbindung erzielt. Dieses Verfahren ist recht kostengünstig, materialsparend und erfordert nur kurze Fertigungszeiten. Allerdings ist dieses Verfahren auf dünne, gut verformbare Bleche beschränkt und ergibt auf beiden Außenseiten keine glatte Oberfläche.

Weiterhin ist in der Patentschrift DE-OS 2846181 ein Kaltverbindungselement angegeben, das aus hartem Material besteht und Vorsprünge besitzt, die von dem zu verbindenden weichen Material umflossen werden. Infolge der Art und Ausbildung der Vorsprünge bleibt der Einsatz dieses Kaltverbindungselementes auf Verbindungen von Teilen beschränkt, die keine größeren Zugkräfte senkrecht zur Verbindungsebene aufzunehmen haben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine arbeitszeitsparende Verbindung zwischen Teilen aus Werkstoffen unterschiedlicher Härte zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung hoher Belastbarkeit ohne zusätzliche Verbindungselemente zwischen einem Teil geringerer Härte und einem Teil höherer Härte zu schaffen, die auf einer Seite des Teiles eine glatte, durchgehende und somit dichte Oberfläche behält.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Teil aus härterem Material unter Druck auf das Teil aus weicherem Material gepreßt wird.

Dabei fließt Material aus dem weichen Teil in die Durchbrüche des Teiles mit höherer Härte und beide Teile werden sofort lagegenau und formschlüssig zusammengehalten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen der Verbindung besteht aus einer dem weichen Teil in der Form angepaßten Unterlage als Gegenlagerung und einem konkav ausgebildeten Druckstempel bei der Befestigung von Einzelteilen. Diese Stempelausbildung gewährleistet eine günstige Ausbildung des Spannungszustandes im weicheren Teil in der Art, daß das weichere Material vorwiegend in die Durchbrüche gedrückt wird." Anstelle einer konkaven Druckfläche ist es weiterhin möglich, den Druckstempel eben auszuführen und am Rand mit einer Wulst in Druckrichtung zu versehen.

Für die Verbindung von zwei härteren flächenförmigen Teilen ist auch die Zwischenlage aus einem weichen Teil möglich. In diesem Fall erhalten die beiden härteren Teile, z. B. Stahl, die Durchbrüche und das weiche Teil, z. B. Aluminium, wird als Zwischenlage verwendet. Die Verbindung erfolgt durch Druck, wobei das weiche Material nach beiden Richtungen in die Durchbrüche fließt. Nach dem Ausbilden der Köpfe ist die unlösbare Verbindung hergestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Vorarbeiten wie das Anbringen paßgenauer Durchbrüche, das Einführen bzw. die zusätzliche Verwendung von Schrauben oder Niete wegfallen. Die Verbindungen lassen sich in wesentlich kürzerer Zeit als alle anderen bekannten Verfahren durchführen. Die Festigkeit dieser Verbindung liegt in der Größenordnung einer entsprechenden Nietverbindung bezogen auf die Verbindungsfläche. Dabei bleibt die Oberfläche des weichen Bauteiles ohne Unterbrechung erhalten.

Bei der Verbindung nicht miteinander legierbarer Bleche unterschiedlicher Härte wird die Funktion des Druckstempels von einer Druckwalze übernommen.

Ausführungsbeispiel

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Figur 1 bis 5 beschrieben. Es zeigen im Querschnitt:

Figur 1: Teile aufeinandergelegt mit teilweiser Ausformung des konischen Durchbruches Figur 2: Ausbildung des versenkten Kopfes

Figur 3: Ausbildung überstehender Köpfe

Figur 4: Vorrichtung mit konkavem Druckstempel und Teil mit konischen Durchbrüchen Figur 5: Druckstempel mit am Rand umlaufender Wulst

In Figur 1 und 2 ist das Verfahren zur Verbindung von zwei flächenartigen Teilen erläutert, wovon Teil 1 mit konischen Durchbrüchen 3 versehen ist und eine größere Härte alsTeil 2 aufweist. Die Teile werden auf die Unterlage 4 aufeinander gelegt und durch einen Druckstempel 5 mit der Druckkraft beauflagt; dadurch fließt das weiche Material des Teiles 2 in den Durchbruch 3 des Teiles 1 und füllt bei weiterem Druckanstieg den vorhandenen Hohlraum 6 vollständig aus. Durch die Bildung des versenkten Kopfes 7 sind beide Teile unlösbar miteinander verbunden.

In Figur 3 ist das Teil 1 mit zylindrischen Durchbrüchen versehen. In die Druckfläche 8 des Druckstempels 5 sind Vertiefungen 9 zur Ausbildung des überstehenden Kopfes 10 eingearbeitet.

Figur 4 zeigt die zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung, bestehend aus der Unterlage 4 und dem Druckstempel 5, der mit der konkaven Wölbung 11 versehen ist, und derfür das Verbinden der dazwischenliegenden Teile 1 und 2 die verfahrensbedingten Forderungen erfüllt.

In Figur 5 ist der Druckstempel 5 mit der umlaufenden Wulst 12 ausgeführt.

In Funktion wird durch die Presse der Druckstempel 5 mit der Druckkraft beauflagt. Durch die konkave Wölbung 11 drückt der Druckstempel 5 zuerst in den Randbereichen 13 auf das Teil 1 und bewirkt damit, daß in diesem Randbereich 13 Material aus dem weicheren Teil 2 in die Durchbrüche 3 des Teiles 1 gedrückt wird. Dabei paßt sich das Teil 1 der konkaven Wölbung 11 des Druckstempels 5 an. Die Fixierung der Zone 14 des weichen Teiles 2 durch das Teil 1 bewirkt im Teil 2, daß das weiche Material des Teiles 2 zur Ausformung der Durchbrüche 3 des Teiles 1 zur Verfugung steht und nur geringfügig in Richtung der Blechebene ausweicht. Nach vollständiger Ausfüllung des Hohlraumes 6 ist die Verbindung unlösbar hergestellt.

Claims

T. Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von Teilen, wobei ein Teil aus unter Druckeinwirkung kaltfließfähigem Material und das öder die anderen demgegenüber aus härterem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Durchbrüchen versehenes Teil (1) mittels eines Druckstempels (5) bzw. einer Druckwalze bis zum Erreichen des Formschlusses auf ein Teil (2) gedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der Fließgrenze des Teiles (2) aus dem kaltfließfähigen Material und zur Verringerung der erforderlichen Druckkräfte der Formschluß bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird.
3. Vorrichtung zum formschlüssigen Verbinden von Teilen, arbeitend nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Teil (1) aus härterem Material konische Durchbrüche (3) angeordnet sind.
4. Vorrichtung zum formschlüssigen Verbinden von Teilen, arbeitend nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Teil (1) aus härterem Material die Durchbrüche zylindrisch ausgebildet sind, denen im Druckstempel (5) Vertiefungen (9) zugeordnet sind.
5. Vorrichtung zum formschlüssigen Verbinden von Teilen nach Anspruch 1,2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstempel (5) über die Druckfläche (8) konkav oder dessen Rand in Druckrichtung als Wulst ausgebildet ist.

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