WO1993012344A1 - Process for securing a holding part in a recess of a prefabricated part - Google Patents

Process for securing a holding part in a recess of a prefabricated part Download PDF

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WO1993012344A1
WO1993012344A1 PCT/EP1992/002927 EP9202927W WO9312344A1 WO 1993012344 A1 WO1993012344 A1 WO 1993012344A1 EP 9202927 W EP9202927 W EP 9202927W WO 9312344 A1 WO9312344 A1 WO 9312344A1
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component
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core
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Heinz Bernd Steeg
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Ejot Eberhard Jaeger Gmbh & Co. Kg
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    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/01Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening elements specially adapted for honeycomb panels

Definitions

  • the invention relates to a method for fastening a holding part in a recess of a component which comprises a core containing a plurality of cavities, for. B. in foam or honeycomb stxiiktur, which consists of a thermoplastic material.
  • the invention also relates to the welded connection produced by this method.
  • the invention has for its object to facilitate and accelerate the process of attaching a holding part in the recess of such a lightweight sandwich panel, that is, a component that contains a core containing a large number of cavities.
  • a holding part which is essentially designed as a rotating body made of thermoplastic, is pressed onto the component and rotated relative to the component at such a speed that the material of both parts is at the contact surfaces of the holding part and the component heats up to the point of melting, the holding part penetrating into the component to form the recess with axially extending contact surfaces due to faster melting of the material of the component than that of the holding part and welding to the component via the contact surfaces after the holding part has stopped.
  • the formation of the recess and the establishment of the connection between the holding part and the component in the recess take place in a single working step, namely by pressing the holding part onto the component and rotating the holding part relative to the component in such a manner that the surfaces of the parts melt at the contact points of both parts due to frictional heat, the melts mixing with one another and solidifying after the holding part has stopped, so that there is a firm weld to the component in the recess relative to the component .
  • the faster melting of the material of the component compared to that of the holding part allows the penetration of the holding part into the component and thereby the formation of the recess, so that despite melting of the material of the holding part, this also exists in principle with its original structure in the component and thus its original even after the melt solidifies Maintaining properties, particularly with regard to strength.
  • the holding part which is essentially designed as a rotating body, results in axially extending contact surfaces between the holding part and the component, which axially extend the more, the deeper the holding part penetrates into the component. They remain in the form of melted material from both parts until the melt hardens. This results in a holding zone extending in the axial direction for the holding part in the component, which leads to considerable stability of the weld.
  • the effect of the faster melting of the material of the component compared to that of the holding part can advantageously be achieved by choosing one for the material of the holding part that has a higher melting point than the material of the component.
  • the higher melting point of the material of the holding part ensures that when the holding part is screwed into the component, the latter melts faster than the holding part.
  • a fiber reinforcement attacking the component has in particular glass fiber reinforcement, which particularly aligns the effect of the generation of frictional heat on the material of the component, since the fiber reinforcement itself is not attacked by the frictional heat and this therefore affects itself primarily affects the material of the component.
  • Another possibility of heating the material of the component more quickly is to use a solid plastic for the holding part, which has a higher heat absorption capacity than the structure of the component, so that the frictional heat that is produced affects above all the material of the component.
  • one or both parts can be preheated before the holding part is pressed on.
  • the production of the fixed welded connection can be accelerated by adding a coolant to the holding part after it has been stopped, which then enables the melted mixtures to be cured in a short time.
  • the holding part can be cooled against the temperature of the component before it is pressed onto the component. This may result in a certain delay in the process of melting the materials, but after they have stopped, the melt cures particularly quickly, which can be important for certain materials.
  • the method according to the invention can also advantageously be used if it is a component with a core which is provided with a cover layer which is harder than the core.
  • a cover layer which is harder than the core.
  • the cover layer can be machined by the reinforcement, but it is also possible to displace the reinforcement in the manner of the effect of a sheet metal screw.
  • the reinforcement ensures that the holding part penetrates the cover layer, whereupon the above-described process of melting the friction surfaces occurs, the holding part penetrating into the component with the formation of the recess.
  • Another possibility of penetrating the cover layer is that the holding part is rotated at a higher speed during the penetration of the cover layer than during penetration into the core. In this case, the higher speed results in a higher friction and thus a melting of the harder surface layer. This process step is then modified after penetrating the cover layer in such a way that the holding part continues to be rotated at the necessary speed to penetrate the core.
  • the penetration of the cover layer to press the holding part against the component with higher pressure during the penetration of the cover layer than during penetration into the core.
  • the stronger pressure against the cover layer there is increased friction, which leads to the melting of the cover layer, whereupon after penetration of the cover layer, the pressure is set as required for penetration into the core.
  • the holding part can be designed so that it only partially penetrates into the component, but it is possible that the holding part penetrates the component completely, so that it protrudes from the rear.
  • the surface of the component can be enlarged in order to reinforce the anchoring effect of the welding zones, namely in that the holding part is provided on its side facing the component with a coaxial recess, the surface of which extends into the Melt is involved.
  • the contact surfaces between the holding part and the component are expanded accordingly, so that there is a correspondingly more intensive anchoring of the holding part in the component.
  • holding means for further components can be molded onto the holding part. But it is also possible to have a hole in the holding part for the insertion of the fastener, for. B. a screw. In this case, any further components can be attached to the holding part.
  • the coaxial ring groove can be interrupted by crossbars, which allow the wall to be expanded by the bore, but ensure the stability of the wall within the entire holding part.
  • the holding part With the holding part, other components can also be attached to the component, e.g. B. made of sheet metal components.
  • the holding part is provided with a head-like extension for attaching a component penetrated by the holding part.
  • the end face of the holding part is expediently designed such that it has a smaller diameter in the region of its reinforcement than the axially following region of the holding part.
  • the cover layer is first milled away by machining, the axially following area of the holding part with its larger diameter being forced into the resulting hole in the cover layer and thereby on its surface melts.
  • FIG. 1 shows a holding part to be inserted into a component, which is held against the component by the chuck of a tool before the execution of the first method step
  • FIG. 2 shows the holding part which has partially penetrated into the component, forming a melt on the contact surfaces
  • 3 shows the final position of the holding part connected to the component, which also serves to fasten a plate to the component
  • FIG. 4 shows a top view of the arrangement according to FIG. 3, which shows the honeycomb structure of the component
  • FIG. 5 shows a modified embodiment of the Holding part with a coaxial bore filled with the material of the component
  • FIG. 6 shows a holding part with a
  • FIG. 7 shows a holding part with a bore for receiving a screw and an annular groove surrounding the bore
  • FIG. 8 shows a top view of the arrangement according to FIG. 7.
  • FIGS. 10, 11 and 12 modified embodiments of the arrangement according to FIG. 9,
  • FIG. 13 shows the part of a holding part facing the component with a reinforcement formed by a thread.
  • FIGS. 1 to 3. 1 shows the beginning of the method in which the held 1 is held by a chuck 2 of a drive tool, not shown.
  • the chuck 2 grips the coaxial pin 3 of the holding part 1.
  • the holding part 1 is also provided with the collar 4, the effect of which will be discussed in more detail below.
  • the holding part 1 also has the weld-in part 5, which is introduced into the component 6 in the course of the further method steps.
  • the component 6 here consists of a plate made of a thermoplastic material and having a honeycomb structure.
  • the piece of sheet metal 7, which is provided with the bore 8, is placed on the component 6 in order to enable the weld-in part 5 to be passed through.
  • the component 1 with the end face 9 of the welded-in part is pressed against the surface of the component 6 carrying the sheet-metal piece 7 and set in rotation by means of the drive tool.
  • the latter penetrates further into the material of the component and in the course of this process reaches the position shown in FIG. 2, in which the weld-in part 5 is approximately 1/3 of it Length has penetrated into the component 6.
  • the melt zone 10 indicated as a serrated line is formed.
  • material of the weld-in part 5 enters the melt zone 10, which means that the original contours of the weld-in part some 5 are slightly rounded off, but in principle they remain in their original design.
  • FIG. 4 shows the arrangement according to FIG. 3 in a top view, the sheet-metal piece 7 being omitted for the sake of simplifying the illustration.
  • FIG. 4 shows the coaxial pin 3 and the collar 4 of the holding part. The circumference of these parts covers the honeycomb structure of the component 6 underneath.
  • FIG. 5 shows the welded connection between a modified holding part 1 and a component 6.
  • the latter consists of a core 11 with the two cover layers 12 and 13.
  • the core 11 here consists of a foam.
  • the component 1 projects with its weld-in part 5 into the core 11 and is anchored therein via the melt zone 10.
  • the melt zone 10 is expanded here in a special way in that the weld-in part 5 has on its side facing the component 6 the coaxial recess 14 designed as a bore.
  • the weld-in part 5 protrudes only partially into the core 11, so that the entire surface projecting into the core 11, including the surface of the recess 14, is melted and combines with solidification of the melt to form the correspondingly lengthened weld.
  • a prerequisite for the use of the welded part 5 shown in FIG. 5 is that the welded part 5 does not completely penetrate the core 11.
  • the weld-in part 5 penetrates the cover layer 12, which is either provided with a corresponding hole for this purpose or into which the hole is made when the weld-in part 5 is inserted.
  • the manner of intrusion is indicated above.
  • An exemplary embodiment will be dealt with in more detail below.
  • the Welded-in part 5 is supported against the cover layer 12, with which the cover layer 12 gives the holding part 1 in the component 6 additional stability.
  • the coaxial pin 3 is provided, which is provided here with the circumferential groove 15, which is used for attaching further Components z. B. is provided by clamping
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a holding part 1 which is introduced into the component 6 in such a way that it completely penetrates it.
  • Component 6 is provided here with a core 11 made of foam and the two cover layers 12 and 13, similar to the exemplary embodiment according to FIG. 5.
  • the bore 16 is embedded, the z. B. is provided for screwing in a fastening screw.
  • the bore 16 merges into the hexagon widening 17, which is used to hold a hexagon wrench in order to screw the holding part 1 into the component 6 in the manner described above.
  • the welding between component 6 and holding part 1 takes place here again via the melt zone 10.
  • the material for the core 11 according to FIGS. 5 and 6 is foam, namely a so-called rigid foam, with which sandwich panels are built up in a known manner.
  • FIG. 7 shows a holding part 1 which, similarly to the exemplary embodiment according to FIG. 6, is provided with a bore 16 in order, for example, to accommodate a self-tapping screw.
  • the directional arrow drawn next to the component 1 from top to bottom indicates the direction in which the holding part 1 is placed on a component 6 (not shown).
  • the bore 16 is separated from the ring surrounded groove 18, into which the wall 19 of the bore 16 can expand. In this way it is avoided that in such expansions possible pressures are exerted on the solidified melt zone which forms along the surface 20 of the holding part 1.
  • the bore 16 ends at its rear end in a similar manner to the exemplary embodiment according to FIG. 6 in the hexagon extension 17 for receiving a hexagon key.
  • FIG. 8 shows a plan view of the holding part 1 according to FIG. 7.
  • the transverse ribs 21 run here in a spiral manner in order to allow the wall 19 the possibility of a certain expansion when a screw is screwed in.
  • Figure 9 shows a holding part 1 with a coaxial pin 3, a collar
  • the reinforcement consists of carbon fibers, which are usefully injected into the end face 22 of the holding part 1, which is made of solid plastic. It is also possible to introduce abrasive metal chips or ceramic particles. Their use depends on the type of surface layer to be penetrated and the manufacturing costs.
  • the reinforcement 23 has a smaller diameter than the area of the weld-in part 5 adjoining it, which results has that when the holding part 1 is pressed against a cover layer, a hole is milled into the cover layer in the size of the diameter of the reinforcement 23.
  • the material of the weld-in part 5, which is softer than the cover layer, must then recede in relation to the cover layer, but forces itself into the hole milled in by the reinforcement 23, this hole being widened somewhat compared to the diameter of the reinforcement 23, but on the other hand by the material of the Weld-in part 5 remains somewhat in relation to the diameter of reinforcement 23.
  • FIGS. 10 and 11 show two modifications of the design of the welding part 5 according to FIG. 9.
  • the reinforcement consists of a cone 25 and, according to FIG. 11, of a square pyramid 26.
  • the reinforcement is formed by a spherical surface 27.
  • the reinforcement can also on certain segments of the end face of the holding part, for. B. radiating.
  • FIG. 13 A further guide for the formation of a reinforcement is shown in FIG. 13.
  • the reinforcement is formed by a thread 28, which is shaped like a self-tapping screw thread.
  • the thread 28 forms the front part of the weld-in part 5, which is conical here.
  • the weld-in part 5 merges into the thread 28 via the radial annular surface 29.
  • the thread initially causes a cover layer to be drilled out, penetrates into the cover layer similarly to that of a self-tapping screw and pushes it to the side.

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Abstract

A process is disclosed for securing a holding part in a recess of a prefabricated part having a core made of thermoplastic material having a plurality of cavities, for example with a cellular or honeycombed structure. The holding part, which is essentially designed as a solid of rotation made of thermoplastic material, is pressed on the prefabricated part and rotated at such a speed in relation to the prefabricated part that the material of both parts heats up until melting at the contact surfaces between the holding part and the prefabricated part. As the material of the prefabricated part melts more quickly than the material of the holding part, a recess with axially extending contact surfaces is formed in the prefabricated part, into which the holding part enters, bonding over its contact surfaces to the prefabricated part after it stops to rotate.

Description

Patentbeschreibung Patent description
Verfahren zum Befestigen eines Halteteils in einer Ausnehmung eines BauteilsMethod for fastening a holding part in a recess of a component
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Befestigen eines Halteteils in einer Ausnehmung eines Bauteils, das einen eine Vielzahl von Hohlräumen enthaltenden Kern z. B. in Schaumstoff- oder Waben- stxiiktur enthält, der aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auch auf die durch dieses Verfahren hergestellte Schweißverbindung.The invention relates to a method for fastening a holding part in a recess of a component which comprises a core containing a plurality of cavities, for. B. in foam or honeycomb stxiiktur, which consists of a thermoplastic material. In addition, the invention also relates to the welded connection produced by this method.
Zur Befestigimg von Halteteilen in sogenannten Leichtbau-Sandwichplat- ten hat man bisher ein Verfahren angewendet, gemäß dem in eine solche Platte mit einem Schneidwerkzeug eine Ausnehmung eingeschnitten wird, in die dann das Halteteil eingesetzt und mittels eines eingefüllten Klebers befestigt wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der DE-AS 28 34 237 beschrieben. Bei diesem Verfahren müssen also min- destens drei Arbeitsschritte ausgeführt werden, nämlich zunächst das Einschneiden der Ausnehmung, danach das Einsetzen des Halteteils in die Ausnehmung und schließlich das Einfüllen des Klebstoffs. Dabei ist es auch möglich, in die Ausnehmung den Klebstoff vor dem Einsetzen des Halteteils eixizufullen, so daß dieser von dem Halteteil verdrängt wird und verbleibende Zwischenräume zwischen Halteteil und der Wan¬ dimg der Ausnehmung vollständig ausfüllt. Dabei soll jedoch, wie in der Einleitung der DE-AS 28 34 237 erwähnt wird, die Gefahr eines Ver- kantens des Bauteils bestehen, außerdem verhältnismäßig viel Kleber gebraucht werden, da dieser in die offenen Hohlräume des Kerns ein¬ dringen kann.So far, a method has been used for fastening holding parts in so-called lightweight sandwich panels, according to which a recess is cut into such a plate with a cutting tool, into which the holding part is then inserted and fastened by means of a filled-in adhesive. Such a method is described for example in DE-AS 28 34 237. With this method, therefore, at least three work steps have to be carried out, namely first cutting the recess, then inserting the holding part into the recess and finally filling the adhesive. It is also possible to fill the adhesive in the recess before inserting the holding part, so that it is displaced by the holding part and completely fills remaining spaces between the holding part and the wall of the recess. However, as in the Introduction of DE-AS 28 34 237 is mentioned, there is a risk of the component tilting, and, in addition, a relatively large amount of adhesive is used, since this can penetrate into the open cavities of the core.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Vorgang des Befestigens eines Halteteils in der Ausnehmung einer derartigen Leichtbau-Sandwich¬ platte, also einem Bauteil das einen eine Vielzahl von Hohlräumen enthaltenen Kern enthält, zu erleichtern und zu beschleunigen. Erfin- dungsgemäß geschieht dies dadurch, daß das Halteteil, das im wesentli¬ chen als Rotationskörper aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet ist, auf das Bauteil gedrückt und mit solcher Drehzahl gegenüber dem Bauteil verdreht wird, daß an den Berühungsflächen von Halteteil und Bauteil das Material beider Teile sich bis zum Erschmelzen erwärmt, wobei das Halteteil unter Ausbildung der Ausnehmung mit sich axial erstreckenden Berührungsflächen aufgrund schnelleren Abschmelzens des Materials des Bauteils gegenüber dem des Halteteils in das Bauteil vordringt und sich über die Berührungsflächen mit dem Bauteil nach Stillsetzen des Halteteils verschweißt.The invention has for its object to facilitate and accelerate the process of attaching a holding part in the recess of such a lightweight sandwich panel, that is, a component that contains a core containing a large number of cavities. According to the invention, this is done in that the holding part, which is essentially designed as a rotating body made of thermoplastic, is pressed onto the component and rotated relative to the component at such a speed that the material of both parts is at the contact surfaces of the holding part and the component heats up to the point of melting, the holding part penetrating into the component to form the recess with axially extending contact surfaces due to faster melting of the material of the component than that of the holding part and welding to the component via the contact surfaces after the holding part has stopped.
Bei diesem Verfahren spielt sich die Ausbildung der Ausnehmung und die Herstellung der Verbindung zwischen Halteteil und Bauteil in der Ausnehmung in einem einzigen Arbeitsschritt ab, nämlich durch das Auf¬ drücken des Halteteils auf das Bauteil und die Verdrehung des Halteteils gegenüber dem Bauteil in einer solchen Weise, daß sich an den Berüh¬ rungsstellen beider Teile durch Reibungswärme ein Erschmelzen der Oberflächen der Teile ergibt, wobei sich die Schmelzen miteinander vermischen und nach Stillsetzen des Halteteils erstarren, so daß sich um das in der Ausnehmung befindliche Bauteil eine feste Verschweißung gegenüber dem Bauteil ergibt. Das schnellere Abschmelzen des Materials des Bauteils gegenüber dem des Halteteils erlaubt dabei das Vordringen des Halteteils in das Bauteil und dabei die Ausbildung der Ausnehmung, so daß trotz Abschmelzens des Materials des Halteteiles dieses auch nach dem Erstarren der Schmelze im Prinzip mit seiner ursprünglichen Struktur im Bauteil existiert und somit seine ursprünglichen Eigenschaften insbesondere hinsichtlich Festigkeit aufrechterhält.In this method, the formation of the recess and the establishment of the connection between the holding part and the component in the recess take place in a single working step, namely by pressing the holding part onto the component and rotating the holding part relative to the component in such a manner that the surfaces of the parts melt at the contact points of both parts due to frictional heat, the melts mixing with one another and solidifying after the holding part has stopped, so that there is a firm weld to the component in the recess relative to the component . The faster melting of the material of the component compared to that of the holding part allows the penetration of the holding part into the component and thereby the formation of the recess, so that despite melting of the material of the holding part, this also exists in principle with its original structure in the component and thus its original even after the melt solidifies Maintaining properties, particularly with regard to strength.
Das im wesentlichen als Rotationskörper ausgebildete Halteteil ergibt sich axial erstreckende Berührungsflächen zwischen Halteteil und Bauteil, die sich um so mehr axial verlängern, je tiefer das Halteteil in das Bauteil vordringt. Sie bleiben in Form abgeschmolzenen Materials beider Teile erhalten, bis die Schmelze aushärtet. Damit ergibt sich eine sich in axialer Richtung erstreckende Haltezone für das Halteteil im Bauteil, die zu einer erheblichen Stabilität der Verschweißung führt. Dabei kommt es für die Gestaltung des Rotationskörpers darauf an, daß dieser im Bereich der sich axial erstreckenden Berührungsflächen im wesentlichen allseitig in Berührungskontakt mit dem Material des Bauteiles gelangt, was natür¬ lich auch dann der Fall ist, wenn der Querschnitt des Halteteils geringfü¬ gig von demjenigen eines Rotationskörpers abweicht (symmetrische viel- eckige Gestaltung), sofern nur aufgrund des Berührungskontaktes die axial sich erstreckende Oberfläche des Halteteils beim Vordringen in das Bauteil aufgeschmolzen wird.The holding part, which is essentially designed as a rotating body, results in axially extending contact surfaces between the holding part and the component, which axially extend the more, the deeper the holding part penetrates into the component. They remain in the form of melted material from both parts until the melt hardens. This results in a holding zone extending in the axial direction for the holding part in the component, which leads to considerable stability of the weld. It is important for the design of the rotary body that it comes into contact with the material of the component essentially on all sides in the region of the axially extending contact surfaces, which is of course also the case if the cross section of the holding part is slight differs from that of a rotating body (symmetrical polygonal design), provided that the axially extending surface of the holding part is melted only as a result of the contact with it as it penetrates into the component.
Der Effekt des schnelleren Abschmelzens des Materials des Bauteils gegenüber dem des Halteteils läßt sich voπeilhaft dadurch erzielen, daß für das Material des Halteteils ein solches gewählt wird, daß einen höheren Schmelzpunkt besitzt als das Material des Bauteils. In diesem Falle sorgt der höhere Schmelzpunkt das Materials des Halteteils dafür, daß beim Eindrehen des Halteteils in das Bauteil letzteres schneller zum Schmelzen kommt als das Halteteil. Es ist auch möglich, für das Materi- al des Halteteils ein solches zu verwenden, daß eine das Bauteil an¬ greifende Faserverstärkung insbesondere Glasfaserverstärkung, aufweist, die den Effekt der Erzeugung von Reibungswärme besonders auf das Material des Bauteils ausrichtet, da die Faserverstärkung selbst durch die Reibungswärme nicht angegriffen wird und diese sich daher in erster Linie auf das Material des Bauteils auswirkt. Eine weitere Möglichkeit der schnelleren Erwärmung des Materials des Bauteils besteht darin, für das Halteteil einen massiven Kunststoff zu verwenden, der gegenüber der Struktur des Bauteils ein höheres Wärmeaufnahmevermögen besitzt, so daß sich die entstehende Reibungswärme vor allem auf das Material des Bauteils auswirkt.The effect of the faster melting of the material of the component compared to that of the holding part can advantageously be achieved by choosing one for the material of the holding part that has a higher melting point than the material of the component. In this case, the higher melting point of the material of the holding part ensures that when the holding part is screwed into the component, the latter melts faster than the holding part. It is also possible to To use al of the holding part such that a fiber reinforcement attacking the component has in particular glass fiber reinforcement, which particularly aligns the effect of the generation of frictional heat on the material of the component, since the fiber reinforcement itself is not attacked by the frictional heat and this therefore affects itself primarily affects the material of the component. Another possibility of heating the material of the component more quickly is to use a solid plastic for the holding part, which has a higher heat absorption capacity than the structure of the component, so that the frictional heat that is produced affects above all the material of the component.
Um den Vorgang des Eindrehens des Halteteils in das Bauteil unter Aufschmelzen der gegenseitigen Reibungsflächen zu beschleunigen, kann man ein oder beide Teile vor dem Aufdrücken des Halteteils vorwärmen. Die Herstellung der festen Schweißverbindung läßt sich dadurch beschleu¬ nigen, daß man dem Halteteil nach dessen Stillsetzen ein Kühlmittel zuführt, wodurch sich dann in kurzer Zeit die Aushärtung der sich miteinander vermengten Schmelzen herbeiführen läßt.In order to accelerate the process of screwing the holding part into the component by melting the mutual friction surfaces, one or both parts can be preheated before the holding part is pressed on. The production of the fixed welded connection can be accelerated by adding a coolant to the holding part after it has been stopped, which then enables the melted mixtures to be cured in a short time.
Um den Vorgang der Aushärtung zu beschleunigen, kann man das Halteteil vor dem Aufdrücken auf das Bauteil gegenüber der Temperatur des Bauteils abkühlen. Hierdurch ergibt sich möglicherweise zwar eine gewisse Verzögerung des Prozesses des Aufschmelzens der Materialien, jedoch nach dem Stillsetzen eine besonders schnelle Aushärtung der Schmelze, was bei bestimmten Materialien von Bedeutung sein kann.In order to accelerate the curing process, the holding part can be cooled against the temperature of the component before it is pressed onto the component. This may result in a certain delay in the process of melting the materials, but after they have stopped, the melt cures particularly quickly, which can be important for certain materials.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft auch dann anwen¬ den, wenn es sich um ein Bauteil mit einem Kern handelt, der mit einer gegenüber dem Kern härteren Deckschicht versehen ist. In diesem Falle gibt man dem Halteteil an seiner Stirnseite eine die Deckschicht an¬ greifende Verstärkung, die beim Andrücken des Halteteils und seinem Verdrehen die Deckschicht durchdringt. Dabei kann die Deckschicht durch die Verstärkung zerspant werden, es ist aber auch möglich, die Verstärkung nach Art der Wirkung einer Blechschraube zu verdrängen. In jedem Falle wird durch die Verstärkung dafür gesorgt, daß das Halte¬ teil die Deckschicht durchdringt, woraufhin dann der vorstehend beschrie¬ bene Vorgang des Aufschmelzens der Reibflächen eintritt, wobei das Halteteil unter Ausbildung der Ausnehmung in das Bauteil eindringt.The method according to the invention can also advantageously be used if it is a component with a core which is provided with a cover layer which is harder than the core. In this case one gives the holding part on its end face a reinforcement which attacks the cover layer and which penetrates the cover layer when the holding part is pressed on and twisted. The cover layer can be machined by the reinforcement, but it is also possible to displace the reinforcement in the manner of the effect of a sheet metal screw. In any case, the reinforcement ensures that the holding part penetrates the cover layer, whereupon the above-described process of melting the friction surfaces occurs, the holding part penetrating into the component with the formation of the recess.
Eine andere Möglichkeit des Durchdringens der Deckschicht besteht darin, daß das Halteteil während des Durchdringens der Deckschicht mit höherer Drehzahl als während des Eindringens in den Kern gedreht wird. In diesem Fall ergibt sich durch die höhere Drehzahl eine höhere Reibung und damit ein Aufschmelzen der härteren Deckschicht. Dieser Verfahrensschritt wird dann nach Durchdringen der Deckschicht so abgewandelt, daß zum Eindringen des Halteteils in den Kern dieses mit der hierfür notwendigen Drehzahl weiterhin gedreht wird.Another possibility of penetrating the cover layer is that the holding part is rotated at a higher speed during the penetration of the cover layer than during penetration into the core. In this case, the higher speed results in a higher friction and thus a melting of the harder surface layer. This process step is then modified after penetrating the cover layer in such a way that the holding part continues to be rotated at the necessary speed to penetrate the core.
Schließlich ist es für das Durchdringen der Deckschicht auch möglich, das Halte teil während des Durchdringens der Deckschicht mit höherem Druck gegen das Bauteil zu drücken als während des Eindringens in den Kern. In diesem Fall ergibt sich aufgrund des stärkeren Andrückens gegen die Deckschicht eine erhöhte Reibung, die zum Aufschmelzen der Deckschicht führt, woraufhin nach Durchdringen der Deckschicht der Druck so eingestellt wird, wie dies für das Eindringen in den Kern erforderlich ist.Finally, it is also possible for the penetration of the cover layer to press the holding part against the component with higher pressure during the penetration of the cover layer than during penetration into the core. In this case, due to the stronger pressure against the cover layer, there is increased friction, which leads to the melting of the cover layer, whereupon after penetration of the cover layer, the pressure is set as required for penetration into the core.
Aufgrund der Anwendung des vorstehend geschilderten Verfahrens ergibt sich eine sichere Schweißverbindung eines Halteteils und eines Bauteils der eingangs beschriebenen Gestaltung, bei der das Halteteil in die Ausnehmung im Bauteil zumindest teilweise versenkt ist und die Über¬ gänge von Halteteil zu Bauteil aus einer Mischung der erstarrten Schmel¬ zen beider Teile besteht. Diese Schweißverbindung besitzt eine hohe Festigkeit, so daß auf diese Weise Halteteile in Leichtbau-Sandwich¬ platten eingesetzt werden können, wie sie beispielsweise im Automobil- und Flugzeugbau vielfältig Verwendung finden.The use of the method described above results in a secure welded connection of a holding part and a component the design described at the outset, in which the holding part is at least partially sunk into the recess in the component and the transitions from holding part to component consist of a mixture of the solidified melts of the two parts. This welded joint has a high strength, so that in this way holding parts can be used in lightweight sandwich panels, as are used in a variety of ways, for example in automobile and aircraft construction.
Das Halteteil kann so gestaltet sein, daß es nur teilweise in das Bauteil eindringt, es ist aber möglich, daß das Halteteil das Bauteil vollständig durchdringt, so daß es an dessen Rückseite herausragt.The holding part can be designed so that it only partially penetrates into the component, but it is possible that the holding part penetrates the component completely, so that it protrudes from the rear.
Wenn das Halteteil nur teilweise in das Bauteil eindringt, kann man zur Verstärkung der Verankerungswirkung der Schweißzonen die Oberfläche des Bauteils vergrößern, und zwar dadurch, daß das Halteteil auf seiner dem Bauteil zugewandten Seite mit einer koaxialen Ausnehmung ver¬ sehen wird, deren Oberfläche in die Schmelze einbezogen ist. In diesem Fall werden die Berührungsflächen zwischen Halteteil und Bauteil ent¬ sprechend erweitert, so daß sich eine entsprechend intensivere Veranke- rung des Halteteils in dem Bauteil ergibt.If the holding part only partially penetrates into the component, the surface of the component can be enlarged in order to reinforce the anchoring effect of the welding zones, namely in that the holding part is provided on its side facing the component with a coaxial recess, the surface of which extends into the Melt is involved. In this case, the contact surfaces between the holding part and the component are expanded accordingly, so that there is a correspondingly more intensive anchoring of the holding part in the component.
An das Halteteil kann man zweckmäßig Haltemittel für weitere Bauele¬ mente anformen. Es ist aber auch möglich, im Halteteil eine Bohrung für das Einsetzen des Befestigungsmittels, z. B. einer Schraube, vorzuse- hen. In diesem Fall können an dem Halteteil irgendwelche weiteren Bauelemente angebracht werden.Expediently, holding means for further components can be molded onto the holding part. But it is also possible to have a hole in the holding part for the insertion of the fastener, for. B. a screw. In this case, any further components can be attached to the holding part.
Um mögliche Ausdehnungen der eine solche Bohrung umgebendenTo possible extensions of the surrounding such a hole
Wandung zu vermeiden, die möglicherweise zu einer Beeinträchtigung der Verschweißung führen könnte, kann die Bohrung von einer gegebenenfalls von Querstegen unterbrochenen Ringnut umgeben sein. Hierdurch wird erreicht, daß zwischen der Ringnut und der Bohrung eine Wandung stehen bleibt, die eine gewisse Ausdehnung beim Eindrehen einer Schraube in die Bohrung ermöglicht, ohne daß dabei die von der Boh- rung durch die Ringnut getrennte Verschweißung beeinträchtigt werden könnte. Damit hierbei keine unerwünschte Flexibilität zwischen dem Bereich der Bohrung und der Verschweißung entsteht, kann man die koaxiale Ringnut durch Querstege unterbrechen, die die Erweiterung der Wandung um die Bohrung ermöglichen, aber die Stabilität der Wandung innerhalb des gesamten Halteteils sicherstellen.Avoiding a wall, which could possibly lead to an impairment of the welding, may result in the drilling of a be surrounded by transverse grooves interrupted annular groove. This ensures that a wall remains between the annular groove and the bore, which allows a certain expansion when a screw is screwed into the bore without the welding separated from the bore by the annular groove being impaired. So that there is no undesired flexibility between the area of the bore and the weld, the coaxial ring groove can be interrupted by crossbars, which allow the wall to be expanded by the bore, but ensure the stability of the wall within the entire holding part.
Um das Halteteil für das Eindrehen in das Bauteil günstig erfassen zu können, ist es zweckmäßigerweise mit einem koaxialen Zapfen zum Einsetzen in ein Antriebswerkzeug versehen.In order to be able to grasp the holding part cheaply for screwing into the component, it is expediently provided with a coaxial pin for insertion into a drive tool.
Mit dem Halteteil lassen sich auch weitere Bauelemente an dem Bauteil anbringen, z. B. aus Blech gefertigte Bauelemente. Zu diesem Zweck ist das Halteteil mit einer kopfartigen Erweiterung zum Anbringen eines von dem Halteteil durchsetzten Bauelements versehen.With the holding part, other components can also be attached to the component, e.g. B. made of sheet metal components. For this purpose, the holding part is provided with a head-like extension for attaching a component penetrated by the holding part.
Wenn mit- dem Halteteil eine Deckschicht des Bauteils mittels einer Verstärkung durchdrungen werden soll, dann bildet man die Stirnseite des Halteteils zweckmäßig so aus, daß diese im Bereich ihrer Verstär¬ kung gegenüber dem axial folgenden Bereich des Halteteils einen gerin- geren Durchmesser aufweist. In diesem Falle wird nach dem Aufdrücken des Halteteils auf das Bauteil von der Verstärkung im Bereich ihres Durchmessers die Deckschicht zunächst durch Zerspanen weggefräst, wobei der axial folgende Bereich des Halteteils mit seinem größeren Durchmesser in das entstandene Loch der Deckschicht hineingezwängt wird und dabei an seiner Oberfläche abschmilzt. Dabei entsteht auch eine Erweiterung des Lochs in der Deckschicht, so daß in das Material des Kerns des Bauteils der der Verstärkung folgende Bereich des Halte¬ teils mit ausreichend großem Durchmesser eindringt, um innerhalb des Kerns axiale Berührungszonen und damit Reibung zu erzeugen, so daß sich anschließend an das Durchdringen der Deckschicht eine ausreichend dicke Schmelzezone in den axial sich erstreckenden Berührungszonen aus¬ bildet, die dann zu der gewünschten Verschweißung innerhalb des Kerns fuhrtIf a holding layer of the component is to be penetrated with the holding part by means of a reinforcement, then the end face of the holding part is expediently designed such that it has a smaller diameter in the region of its reinforcement than the axially following region of the holding part. In this case, after the holding part is pressed onto the component by the reinforcement in the area of its diameter, the cover layer is first milled away by machining, the axially following area of the holding part with its larger diameter being forced into the resulting hole in the cover layer and thereby on its surface melts. This also creates an enlargement of the hole in the cover layer, so that the region of the holding part following the reinforcement penetrates the material of the core of the component with a sufficiently large diameter in order to produce axial contact zones and thus friction within the core, so that the Penetration of the cover layer forms a sufficiently thick melt zone in the axially extending contact zones, which then leads to the desired welding within the core
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the figures. Show it:
Figur 1 ein in ein Bauteil einzusetzendes Halteteil, das vor der Ausführung des ersten Verfahrensschritts von dem Futter eines Werkzeugs gegenüber dem Bau¬ teil gehalten wird, Figur 2 das teilweise in das Bauteil eingedrungene Halte¬ teil unter Ausbildung einer Schmelze an den Be¬ rührungsflächen, Figur 3 die endgültige Lage des mit dem Bauteil verbun¬ denen Halteteils, das außerdem zur Befestigung einer Platte an dem Bauteil dient, Figur 4 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Figur 3, die die Wabenstruktur des Bauteils erkennen läßt, Figur 5 eine abgewandelte Ausfuhrungsform des Halteteils mit einer vom Material des Bauteils ausgefüllten koaxialen Bohrung,1 shows a holding part to be inserted into a component, which is held against the component by the chuck of a tool before the execution of the first method step, FIG. 2 shows the holding part which has partially penetrated into the component, forming a melt on the contact surfaces, 3 shows the final position of the holding part connected to the component, which also serves to fasten a plate to the component, FIG. 4 shows a top view of the arrangement according to FIG. 3, which shows the honeycomb structure of the component, FIG. 5 shows a modified embodiment of the Holding part with a coaxial bore filled with the material of the component,
Figur 6 ein in ein Bauteil eingebrachtes Halteteil mit einerFIG. 6 shows a holding part with a
Bohrung zur Aufnahme z. B. einer Schraube, wo- bei die Bohrung auf ihrer einen Seite eine Sechs- eck-Erweiterung zur Aufnahme eines entsprechen¬ den Antriebswerkzeugs besitzt,Hole for receiving z. B. a screw, the bore on one side of a six corner extension for receiving a corresponding drive tool,
Figur 7 ein Halteteil mit einer Bohrung zur Aufnahme einer Schraube und einer die Bohrung umgebenden Ringnut,FIG. 7 shows a holding part with a bore for receiving a screw and an annular groove surrounding the bore,
Figur 8 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Figur 7.FIG. 8 shows a top view of the arrangement according to FIG. 7.
Figur 9 ein Halteteil mit einer Verstärkung an seiner9 shows a holding part with a reinforcement on it
Stirnseite zum Wegfräsen einer Deckschicht,Face for milling away a top layer,
Figuren 10,11 und 12 abgewandelte Ausführungsformen der Anordnung gemäß Figur 9,FIGS. 10, 11 and 12 modified embodiments of the arrangement according to FIG. 9,
Figur 13 den dem Bauteil zugewandten Teil eines Halteteils mit einer durch ein Gewinde ausgebildeten Ver¬ stärkung.FIG. 13 shows the part of a holding part facing the component with a reinforcement formed by a thread.
Anhand der Figuren 1 bis 3 seien nunmehr die wesentlichen Merkmale des oben behandelten Verfahrens erläutert. Dabei zeigt die Figur 1 den Beginn des Verfahrens, bei dem das Halteten 1 von einem Futter 2 eines nicht dargestellten Antriebswerkzeugs gehalten wird. Hierbei ergreift das Futter 2 den koaxialen Zapfen 3 des Halteteils 1. Das Halteteil 1 ist außerdem mit dem Bund 4 versehen, auf dessen Wirkung weiter unten näher eingegangen wird. Das Halteteil 1 besitzt weiterhin das Ein¬ schweißteil 5, das im Verlauf der weiteren Verfahrensschritte in das Bauteil 6 eingeführt wird. Das Bauteil 6 besteht hier aus einem mit einer Wabenstruktur aufgebauten Platte aus einem thermoplastischen Kunststoff. Auf das Bauteil 6 ist das Blechstück 7 aufgelegt, das mit der Bohrung 8 versehen ist, um das Hindurchführen des Einschweißteils 5 zu ermöglichen. Im Verlauf des ersten Verfahrensschritts wird das Bauteil 1 mit der Stirnseite 9 des Einschweißteils gegen die das Blechstück 7 tragende Oberfläche des Bauteils 6 gedrückt und mittels des Antriebswerkzeugs in Drehung versetzt Es bildet sich hierdurch zunächst im Bereich der Stirnseite 9 eine Reibungszone gegenüber dem Material des Bauteils 6 aus, wodurch das Material des Einschweißteils 5 und des Bauteils 6 zum schmelzen gebracht wird. Unter dem weiteren von dem Antriebswerkzeug über das Futter 2 auf das Bauteil 1 ausgeübten Druck dringt dieses in das Material des Bauteils weiter ein und erreicht im Verlaufe dieses Vorganges die in der Figur 2 dargestellte Lage, in der das Einschweißteil 5 etwa zu 1/3 seiner Länge in das Bauteil 6 eingedrungen ist. Im Bereich der Berührungsflächen zwischen Einschweißteil 5 und dem Material des Bauteils 6 bildet sich die als Zackenlinie angedeutete Schmelzezone 10 aus.The essential features of the method discussed above will now be explained with reference to FIGS. 1 to 3. 1 shows the beginning of the method in which the held 1 is held by a chuck 2 of a drive tool, not shown. Here, the chuck 2 grips the coaxial pin 3 of the holding part 1. The holding part 1 is also provided with the collar 4, the effect of which will be discussed in more detail below. The holding part 1 also has the weld-in part 5, which is introduced into the component 6 in the course of the further method steps. The component 6 here consists of a plate made of a thermoplastic material and having a honeycomb structure. The piece of sheet metal 7, which is provided with the bore 8, is placed on the component 6 in order to enable the weld-in part 5 to be passed through. In the course of the first method step, the component 1 with the end face 9 of the welded-in part is pressed against the surface of the component 6 carrying the sheet-metal piece 7 and set in rotation by means of the drive tool.This initially creates a friction zone in the region of the end face 9 against the material of the component 6, whereby the material of the weld-in part 5 and the component 6 is caused to melt. Under the further pressure exerted on the component 1 by the drive tool via the chuck 2, the latter penetrates further into the material of the component and in the course of this process reaches the position shown in FIG. 2, in which the weld-in part 5 is approximately 1/3 of it Length has penetrated into the component 6. In the area of the contact surfaces between the weld-in part 5 and the material of the component 6, the melt zone 10 indicated as a serrated line is formed.
Im weiteren Verlauf des Verfahrens dringt unter der Wirkung des vom Einschweißteil 5 auf das Bauteil ausgeübten Druckes und der Rotation des Halteteils 1 eine ständige Verlängerung der Schmelzezone 10 ein, d. h. das Einschweißteil 5 dringt weiter in das Bauteil 6 ein, bis schließlich die in der Figur 3 dargestellte Lage erreicht ist, in der der Bund 4 das Blechstück 7 gegen das Bauteil 6 drückt. In dieser Lage wird das An¬ triebswerkzeug stillgesetzt. Die Schmelze in der Schmelzezone 10 kann nunmehr erstarren und bildet eine feste Verschweißung zwischen Ein¬ schweißteil 5 und Bauteil 6, womit das Halteteil 1 fest an dem Bauteil 6 verankert ist Gleichzeitig wird hierdurch eine Befestigung des Blech¬ stücks 7 an dem Bauteil 6 bewirkt. Abschließend wird das in Figur 1 dargestellte Futter 2 abgezogen.In the further course of the method, under the effect of the pressure exerted by the weld-in part 5 on the component and the rotation of the holding part 1, a continuous extension of the melt zone 10 penetrates, i.e. H. the welded part 5 penetrates further into the component 6 until finally the position shown in FIG. 3 is reached, in which the collar 4 presses the sheet metal piece 7 against the component 6. In this position the drive tool is stopped. The melt in the melt zone 10 can now solidify and forms a firm weld between the weld-in part 5 and the component 6, with which the holding part 1 is firmly anchored to the component 6. At the same time, this fixes the sheet-metal piece 7 to the component 6. Finally, the chuck 2 shown in Figure 1 is withdrawn.
Bei diesem Aufschmelzvorgang geht Material des Einschweißteils 5 in die Schmelzezone 10 ein, womit die ursprünglichen Konturen des Einschweiß- teils 5 leicht abgerundet werden, im Prinzip aber in ihrer ursprünglichen Gestaltung erhalten bleiben.During this melting process, material of the weld-in part 5 enters the melt zone 10, which means that the original contours of the weld-in part some 5 are slightly rounded off, but in principle they remain in their original design.
Figur 4 zeigt die Anordnung gemäß Figur 3 in Draufsicht, wobei aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung das Blechstück 7 weggelassen ist. Die Figur 4 zeigt von dem Halteteil den koaxialen Zapfen 3 und den Bund 4. Diese Teüe decken in ihrem Umfang die darunterliegende Wabenstruktur des Bauteils 6 ab.FIG. 4 shows the arrangement according to FIG. 3 in a top view, the sheet-metal piece 7 being omitted for the sake of simplifying the illustration. FIG. 4 shows the coaxial pin 3 and the collar 4 of the holding part. The circumference of these parts covers the honeycomb structure of the component 6 underneath.
In der Figur 5 ist die Schweißverbindung zwischen einem abgewandelten Halteteil 1 und einem Bauteil 6 dargestellt. Letzteres besteht aus einem Kern 11 mit den beiden Deckschichten 12 und 13. Der Kern 11 besteht hier aus einem Schaumstoff. Das Bauteil 1 ragt mit seinem Einschwei߬ teil 5 in den Kern 11 hinein und ist in diesem über die Schmelzezone 10 verankert. Die Schmelzezone 10 ist hier dadurch in besonderer Weise erweitert, daß das Einschweißteil 5 an seiner dem Bauteil 6 zugewandten Seite die als Bohrung ausgebildete koaxiale Ausnehmung 14 aufweist. Das Einschweißteil 5 ragt nur teilweise in den Kern 11 hinein, so daß die gesamte, in den Kern 11 hineinragende Oberfläche einschließlich der Oberfläche der Ausnehmung 14 aufgeschmolzen ist und sich mit Er¬ starren der Schmelze zu der entsprechend verlängerten Verschweißung verbindet. Voraussetzung für die Verwendung des in der Figur 5 darge¬ stellten Einschweißteils 5 ist, daß das Einschweißteil 5 den Kern 11 nicht vollständig durchdringt.FIG. 5 shows the welded connection between a modified holding part 1 and a component 6. The latter consists of a core 11 with the two cover layers 12 and 13. The core 11 here consists of a foam. The component 1 projects with its weld-in part 5 into the core 11 and is anchored therein via the melt zone 10. The melt zone 10 is expanded here in a special way in that the weld-in part 5 has on its side facing the component 6 the coaxial recess 14 designed as a bore. The weld-in part 5 protrudes only partially into the core 11, so that the entire surface projecting into the core 11, including the surface of the recess 14, is melted and combines with solidification of the melt to form the correspondingly lengthened weld. A prerequisite for the use of the welded part 5 shown in FIG. 5 is that the welded part 5 does not completely penetrate the core 11.
Das Einschweißteil 5 durchdringt die Deckschicht 12, die hierfür entwe¬ der mit einem entsprechenden Loch versehen ist oder in die das Loch beim Einsetzen des Einschweißteils 5 eingebracht wird. Auf die Art und Weise des Eindringens wird weiter oben hingewiesen. Im einzelnen wird hierzu nachstehend ein Ausführungsbeispiel noch behandelt werden. Das Einschweißteil 5 stützt sich gegen die Deckschicht 12 ab, womit die Deckschicht 12 dem Halteteil 1 in dem Bauteil 6 zusätzliche Stabilität gibt Für die Anbringung des Halteteils 1 ist der koaxiale Zapfen 3 vorgesehen, der hier mit der Umfangsnut 15 versehen ist, die zum Anbringen weiterer Bauelemente z. B. durch Anklemmen, vorgesehen istThe weld-in part 5 penetrates the cover layer 12, which is either provided with a corresponding hole for this purpose or into which the hole is made when the weld-in part 5 is inserted. The manner of intrusion is indicated above. An exemplary embodiment will be dealt with in more detail below. The Welded-in part 5 is supported against the cover layer 12, with which the cover layer 12 gives the holding part 1 in the component 6 additional stability. For the attachment of the holding part 1, the coaxial pin 3 is provided, which is provided here with the circumferential groove 15, which is used for attaching further Components z. B. is provided by clamping
In der Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Halteteils 1 dargestellt, das in dem Bauteil 6 so eingebracht ist daß es dieses voll¬ ständig durchdringt. Das Bauteil 6 ist hier ähnlich wie beim Ansfuhrungs- beispiel gemäß Figur 5 mit einem Kern 11 aus Schaumstoff und den beiden Deckschichten 12 und 13 versehen. In das Einschweißteils 5 des Halteteils 1 ist die Bohrung 16 eingelassen, die z. B. für das Eindrehen einer Befestigungsschraube vorgesehen ist Die Bohrung 16 geht in die Sechskant-Erweiterung 17 über, die dazu dient einen Sechskant-Schlüssel aufzunehmen, um das Halteteil 1 in das Bauteil 6 in der oben beschrie¬ benen Weise einzudrehen. Die Verschweißung zwischen Bauteil 6 und Halteteil 1 findet hier wieder über die Schmelzezone 10 statt.FIG. 6 shows a further embodiment of a holding part 1 which is introduced into the component 6 in such a way that it completely penetrates it. Component 6 is provided here with a core 11 made of foam and the two cover layers 12 and 13, similar to the exemplary embodiment according to FIG. 5. In the welded part 5 of the holding part 1, the bore 16 is embedded, the z. B. is provided for screwing in a fastening screw. The bore 16 merges into the hexagon widening 17, which is used to hold a hexagon wrench in order to screw the holding part 1 into the component 6 in the manner described above. The welding between component 6 and holding part 1 takes place here again via the melt zone 10.
Bei dem Material für den Kern 11 gemäß den Figuren 5 und 6 handelt es sich, wie gesagt um Schaumstoff, und zwar einen sogenannten Hart¬ schaumstoff, mit dem in bekannter Weise sogenannte Sandwich-Platten aufgebaut werden.As mentioned, the material for the core 11 according to FIGS. 5 and 6 is foam, namely a so-called rigid foam, with which sandwich panels are built up in a known manner.
Figur 7 zeigt ein Halteteil 1, das ähnlich wie beim Ausführungsbeipiel gemäß Figur 6 mit einer Bohrung 16 versehen ist um beispielsweise eine selbstfurchende Schraube aufzunehmen. Der neben dem Bauteil 1 von oben nach unten gezeichnete Richtungspfeil deutet die Richtung des Aufsetzens des Halteteils 1 auf ein nicht dargestelltes Bauteil 6 an. Um durch Eindrehen einer Schraube in die Bohrung 16 möglicherweise entstehende Spannungen aufzufangen, ist die Bohrung 16 von der Ring- nut 18 umgeben, in die hinein sich die Wandung 19 der Bohrung 16 ausdehnen kann. Auf diese Weise wird vermieden, daß bei derartigen Ausdehnungen evtl. Drücke auf die erstarrte Schmelzezone, die sich längs der Oberfläche 20 des Halteteils 1 ausbildet, ausgeübt werden. Die Bohrung 16 endet an ihrem rückwärtigen Ende ähnlich wie beim Aus¬ fuhrungsbeispiel gemäß Figur 6 in der Sechskant-Erweiterung 17 zum Aufnehmen eines Sechskant-Schlüssels.FIG. 7 shows a holding part 1 which, similarly to the exemplary embodiment according to FIG. 6, is provided with a bore 16 in order, for example, to accommodate a self-tapping screw. The directional arrow drawn next to the component 1 from top to bottom indicates the direction in which the holding part 1 is placed on a component 6 (not shown). In order to absorb any tensions that may arise by screwing a screw into the bore 16, the bore 16 is separated from the ring surrounded groove 18, into which the wall 19 of the bore 16 can expand. In this way it is avoided that in such expansions possible pressures are exerted on the solidified melt zone which forms along the surface 20 of the holding part 1. The bore 16 ends at its rear end in a similar manner to the exemplary embodiment according to FIG. 6 in the hexagon extension 17 for receiving a hexagon key.
Um bei der Ausführungsform gemäß Figur 7 zu vermeiden, daß sich aufgrund der Ringnut 18 eine gewisse Instabilität zwischen dem Bereich der Oberfläche 20 und der Wandung 19 ergibt, sind in die Ringnut 18 Querrippen 21 eingesetzt, die in der Figur 8 gezeigt sind. Figur 8 zeigt eine Draufsicht auf das Halteteil 1 gemäß Figur 7. Die Querrippen 21 verlaufen hier spiralförmig, um der Wandung 19 die Möglichkeit einer gewissen Ausdehnung bei Eindrehen einer Schraube zu lassen.In order to avoid in the embodiment according to FIG. 7 that due to the annular groove 18 there is a certain instability between the area of the surface 20 and the wall 19, transverse ribs 21, which are shown in FIG. 8, are inserted into the annular groove 18. FIG. 8 shows a plan view of the holding part 1 according to FIG. 7. The transverse ribs 21 run here in a spiral manner in order to allow the wall 19 the possibility of a certain expansion when a screw is screwed in.
Figur 9 zeigt ein Halteteil 1 mit einem koaxialen Zapfen 3, einem BundFigure 9 shows a holding part 1 with a coaxial pin 3, a collar
4 und einem Einschweißteil 5, an dessen Stirnseite 22 eine Verstärkung 23 angebracht ist, die dazu dient, in der oben beschriebenen Weise eine Deckschicht wegzufräsen, wie sie z. B. in den Figuren 5 und 6 darge¬ stellt ist. Die Verstärkung dient dazu, bei Aufsetzen des Einschweißteüs4 and a welded-in part 5, on the end face 22 of which a reinforcement 23 is attached, which serves to mill away a cover layer in the manner described above, as z. B. is shown in Figures 5 and 6 Darge¬. The reinforcement is used when attaching the weld-in menu
5 auf eine Deckschicht diese im Umfang der Verstärkung wegzufräsen. Bei dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Ver¬ stärkung aus Kohlefasern, die bei der Herstellung des aus massivem Kunststoff bestehenden Halteteils 1 in dessen Stirnseite 22 sinnvollerweise eingespritzt sind. Es ist auch das Einbringen abrasiv wirkender Metall¬ späne oder keramischer Teilchen möglich. Dir Einsatz richtet sich nach der Art der zu durchdringenden Deckschicht und den Herstellungskosten. Die Verstärkung 23 weist gegenüber dem daran anschließenden Bereich des Einschweißteils 5 einen geringeren Durchmesser auf, was zur Folge hat, daß beim Andrücken des Halteteils 1 gegen eine Deckschicht ein Loch in die Deckschicht in der Größe des Durchmessers der Verstärkung 23 eingefräst wird. Das gegenüber der Deckschicht weichere Material des Einschweißteils 5 muß dann gegenüber der Deckschicht zurückweichen, zwängt sich jedoch in das von der Verstärkung 23 eingefräste Loch hinein, wobei einerseits dieses Loch gegenüber dem Durchmesser der Verstärkung 23 noch etwas erweitert wird, andererseits aber von dem Material des Einschweißteils 5 gegenüber dem Durchmesser der Ver¬ stärkung 23 etwas stehen bleibt. Es ergibt sich somit ein Abschmelzen einer Schicht 24 von der axialen Oberfläche des Einschweißteils 5, wobei dieser Bereich einen etwas größeren Durchmesser aufweist als der Durch¬ messer der Verstärkung 23, so daß beim weiteren Eindringen des Ein¬ schweißteils 5 in ein Bauteil genügend Reibkontakt zwischen dem Ein¬ schweißteil und der betreffenden Oberfläche im inneren des Bauteils verbleibt. Hierdurch wird erreicht, daß es zu einer entsprechenden Auf¬ schmelzung auch von Material des Bauteils kommt, bis schließlich nach Aufsetzen des Bundes 4 auf die betreffende Oberfläche einer Deckschicht das Einschweißteil 1 stillgesetzt wird und sich im wesentlichen über seine sich axial erstreckende Oberfläche mit dem Bauteil verschweißt5 on a cover layer to mill it away to the extent of the reinforcement. In the embodiment shown in FIG. 9, the reinforcement consists of carbon fibers, which are usefully injected into the end face 22 of the holding part 1, which is made of solid plastic. It is also possible to introduce abrasive metal chips or ceramic particles. Their use depends on the type of surface layer to be penetrated and the manufacturing costs. The reinforcement 23 has a smaller diameter than the area of the weld-in part 5 adjoining it, which results has that when the holding part 1 is pressed against a cover layer, a hole is milled into the cover layer in the size of the diameter of the reinforcement 23. The material of the weld-in part 5, which is softer than the cover layer, must then recede in relation to the cover layer, but forces itself into the hole milled in by the reinforcement 23, this hole being widened somewhat compared to the diameter of the reinforcement 23, but on the other hand by the material of the Weld-in part 5 remains somewhat in relation to the diameter of reinforcement 23. This results in melting of a layer 24 from the axial surface of the weld-in part 5, this area having a somewhat larger diameter than the diameter of the reinforcement 23, so that when the weld-in part 5 penetrates further into a component there is sufficient frictional contact between the weld-in part and the surface in question remain inside the component. This ensures that there is also a corresponding melting of the material of the component until, after the collar 4 has been placed on the surface of a cover layer in question, the weld-in part 1 is stopped and extends essentially over its axially extending surface with the component welded
In den Figuren 10 und 11 sind zwei Abwandlungen der Gestaltung des Einschweißteils 5 gemäß Figur 9 gezeigt. Gemäß Figur 10 besteht die Verstärkung aus einem Kegel 25 und gemäß Figur 11 aus einer Vier¬ kantpyramide 26. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 12 wird die Verstärkung durch eine ballige Fläche 27 gebildet. Dabei kann die Verstärkung auch auf bestimmte Segmente der Stirnfläche des Halteteils, z. B. strahlenförmig, beschränkt sein.FIGS. 10 and 11 show two modifications of the design of the welding part 5 according to FIG. 9. According to FIG. 10, the reinforcement consists of a cone 25 and, according to FIG. 11, of a square pyramid 26. In the exemplary embodiment according to FIG. 12, the reinforcement is formed by a spherical surface 27. The reinforcement can also on certain segments of the end face of the holding part, for. B. radiating.
Eine weitere A-isführungsforrn für die Ausbildung einer Verstärkung zeigt die Figur 13. Hier wird die Verstärkung durch ein Gewinde 28 gebildet, das nach Art eines Blechschraubengewindes geformt ist Das Gewinde 28 bildet den vorderen Teil des Einschweißteils 5, das hier konisch ausgebil¬ det ist Das Einschweißteil 5 geht über die radiale Ringfläche 29 in das Gewinde 28 über. Beim Eindrehen des Einschweißteils 5 bewirkt das Gewinde zunächst ein Aufbohren einer Deckschicht, dringt unter seiner Wirkung ähnlich der einer Blechschraube in die Deckschicht ein und drückt diese zur Seite. Es gelangt dann die radiale Ringfläche 29 in Berührungskontakt mit der Deckschicht und durch Hineinzwängen in das entstandene Loch in der Deckschicht mit dem Material des unter der Deckschicht liegenden Kerns, von wo ab dann der oben beschriebene Vorgang des Reibkontaktes mit Aufschmelzen des Materials des Kerns und des Einschweißteils 5 stattfindet A further guide for the formation of a reinforcement is shown in FIG. 13. Here the reinforcement is formed by a thread 28, which is shaped like a self-tapping screw thread. The thread 28 forms the front part of the weld-in part 5, which is conical here. The weld-in part 5 merges into the thread 28 via the radial annular surface 29. When the welded-in part 5 is screwed in, the thread initially causes a cover layer to be drilled out, penetrates into the cover layer similarly to that of a self-tapping screw and pushes it to the side. Then the radial ring surface 29 comes into contact with the cover layer and by squeezing into the resulting hole in the cover layer with the material of the core lying under the cover layer, from where the above-described process of frictional contact with melting of the material of the core and the Welding part 5 takes place

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
L Verfahren zum Befestigen eines Halteteils (1) in einer Ausneh¬ mung eines Bauteils (6), das einen eine Vielzahl von Hohlräu¬ men enthaltenden Kern z. B. in Schaumstoff- oder Wabenstruk¬ tur enthält, der aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht dadurch gekennzeichne daß das Halteteil (1), das im wesentli¬ chen als Rotationskörper aus thermoplastischem Kunststoff aus¬ gebildet ist, auf das Bauteil (6) gedrückt und mit solcher Dreh¬ zahl gegenüber dem Bauteil (6) verdreht wird, daß an den Berührungsflächen von Halteteil (1) und Bauteil (6) das Materi- al beider Teile sich bis zum Erschmelzen erwärmt wobei dasL Method for fastening a holding part (1) in a recess of a component (6) which contains a core containing a plurality of cavities, e.g. B. in a foam or honeycomb structure, which consists of a thermoplastic material, characterized in that the holding part (1), which is essentially designed as a rotating body made of thermoplastic material, is pressed onto the component (6) and with it Such a speed is rotated relative to the component (6) so that the material of both parts heats up to the point of melting at the contact surfaces of the holding part (1) and component (6).
Halteteil (1) unter Ausbildung der Ausnehmung mit sich axial erstreckenden Berührungsflächen aufgrund schnelleren Abschmel¬ zens des Materials des Bauteils (6) gegenüber dem des Halte¬ teils (1) in das Bauteil (6) vordringt und sich über die Berüh- rungsflächen mit dem Bauteil nach Stillsetzen des Halteteils ver¬ schweißtHolding part (1) penetrates into the component (6) to form the recess with axially extending contact surfaces due to faster melting of the material of the component (6) compared to that of the holding part (1) and communicates with it via the contact surfaces Component welded after stopping the holding part
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Halteteils (1) einen höheren Schmelzpunkt besitzt als das Material des Bauteils (6).2. The method according to claim 1, characterized in that the material of the holding part (1) has a higher melting point than the material of the component (6).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Material des Halteteils (1) eine das Bauteil angreifende Faserverstärkung aufweist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the holding part (1) has a fiber reinforcement which attacks the component.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gek in¬ zeichnet- daß das Halteteil (1) aus massivem Kunststoff besteht, der gegenüber der Struktur des Bauteils (6) ein höheres Wär¬ meaufnahmevermögen besitzt.4. The method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the holding part (1) is made of solid plastic, which has a higher heat absorption capacity compared to the structure of the component (6).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein oder beide Teile vor dem Aufdrücken des Halteteils vorgewärmt werden.5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that one or both parts are preheated before the holding part is pressed on.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß dem Halteteil (1) nach dessen Stillsetzen ein Kiihlmittel zugeführt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a coolant is supplied to the holding part (1) after it has been stopped.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Halteteil (1) vor dem Aufdrücken gegenüber der Temperatur des Bauteils (6) gekühlt wird.7. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the holding part (1) is cooled relative to the temperature of the component (6) before being pressed on.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Anwendung auf ein Bauteil (6) mit einer gegenüber dem Kern härteren Deckschicht (12, 13), dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil8. The method according to one of claims 1 to 7 in application to a component (6) with a cover layer (12, 13) which is harder than the core, characterized in that the holding part
(1) an seiner Stirnseite (22) eine die Deckschicht (12, 13) an¬ greifende Verstärkung (23) aufweist, die beim Andrücken des Halteteils (1) und seinem Verdrehen die Deckschicht (12, 13) durchdringt.(1) has on its end face (22) a reinforcement (23) which engages the cover layer (12, 13) and which penetrates the cover layer (12, 13) when the holding part (1) is pressed and twisted.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in Anwendung auf ein Bauteil (6) mit einer gegenüber dem Kern härteren Deckschicht (12, 13), dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (1) während des Durchdringens der Deckschicht (12, 13) mit höherer Drehzahl als während des Eindringens in den Kern (11) gedreht wird.9. The method according to one of claims 1 to 8 in application to a component (6) with a cover layer (12, 13) which is harder than the core, characterized in that the holding part (1) while penetrating the cover layer (12, 13) with is rotated at a higher speed than during penetration into the core (11).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in Anwendung auf ein Bauteil (6) mit einer gegenüber dem Kern härteren10. The method according to one of claims 1 to 9 when applied to a component (6) with a harder core than the core
Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (1) während des Durchdringens der Deckschicht (12, 13) mit höhe¬ rem Druck gegen das Bauteil (6) gedrückt wird als während des Eindringens in den Kern Cover layer, characterized in that the holding part (1) is pressed against the component (6) with higher pressure during penetration of the cover layer (12, 13) than during penetration into the core
(11).(11).
1L Schweißverbindung eines Halteteils und eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß das Halteteil (1) in die Ausnehmung im Bauteil (6) zumindest teilweise versenkt ist und der Übergang von Halteteil (1) zu Bauteil (6) aus einer Mischung der erstarrten Schmelzen (10) beider Teile besteht1L welded connection of a holding part and a component according to one of claims 1 to 10, characterized in that the holding part (1) is at least partially sunk into the recess in the component (6) and the transition from the holding part (1) to the component (6) consists of a Mixture of the solidified melts (10) of both parts consists
12. Schweißverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß das Halteteil (1) auf seiner dem Bauteil (6) zugewandten Seite mit einer koaxialen Ausnehmung (14) versehen ist deren12. Welded connection according to claim 11, characterized in that the holding part (1) is provided with a coaxial recess (14) on its side facing the component (6).
Oberfläche in die Schmelze (10) einbezogen istSurface is included in the melt (10).
13. Schweißverbindung nach Anspruch 1L dadurch gekennzeichnet daß das Halteteil (1) das Bauteil (6) vollständig durchdringt.13. Welded connection according to claim 1L, characterized in that the holding part (1) completely penetrates the component (6).
14. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da¬ durch gekennzeichnet daß an das Halteteil (1) Härtemittel (3) für weitere Bauelemente angeformt sind. 14. Welded connection according to one of claims 11 to 13, characterized in that hardening agents (3) for further components are molded onto the holding part (1).
15. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Halteteil (1) eine Bohrung (16) für das Einsetzen eines Befestigungsmittels, z. B. einer Schraube, aufweist.15. Welded connection according to one of claims 11 to 14, characterized in that the holding part (1) has a bore (16) for the insertion of a fastener, e.g. B. a screw.
16. Schweißverbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet. daß die Bohrung (16) von einer gegebenenfalls von Querrippen (21) unterbrochenen koaxialen Ringnut (18) umgeben ist.16. Welded connection according to claim 15, characterized. that the bore (16) is surrounded by a coaxial annular groove (18) which may be interrupted by transverse ribs (21).
17. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Halteteil (1) einen koaxialen Zapfen (3) zum Einsetzen in ein Antriebswerkzeug (2) aufweist.17. Welded connection according to one of claims 11 to 16, characterized in that the holding part (1) has a coaxial pin (3) for insertion into a drive tool (2).
18. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, da-; durch gekennzeichnet, daß das Halteteil (1) mit einer kopfarti¬ gen Erweiterung (4) zum Anbringen eines von dem Halteteil durchsetzten Bauelements (7) versehen ist.18. Welded connection according to one of claims 11 to 17, da-; characterized in that the holding part (1) is provided with a head-like extension (4) for attaching a component (7) through which the holding part passes.
19. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 18 dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des Halteteils (1) im Bereich ihrer Verstärkung (23, 25, 26, 27, 28) gegenüber dem axial folgenden Bereich des Halteteils (1) einen geringeren Durch¬ messer aufweist. 19. Welded connection according to one of claims 8 to 18, characterized in that the end face of the holding part (1) in the area of its reinforcement (23, 25, 26, 27, 28) has a smaller diameter compared to the axially following area of the holding part (1). knife has.
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