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Verfahren zur Verbindung metallischer Körper mit Körpern aus niehtleitendem Stoff, z. B. keramischen Iiörpern, mit Hilfe von Elektroden.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach dem Erfindungsgedanken dienen dazu, um metallische
Teile in bzw. an Körper aus spröden Werkstoffen, insbesondere aus keramischen Materialien, zu be- festigen.
Bei den bisher gebräuchlichen Befestigungen metallischer Teile in Körpern aus spröden Werk- stoffen wurden die spröden Werkstoffe häufig durch die erforderlichen hohen Drücke oder schlagartigen
Beanspruchungen beschädigt. Die Verfahren waren daher unwirtschaftlich und, da kein satter Sitz der Metallteile in dem spröden Werkstoff gewährleistet war, ungenau.
Es ist bereits ein elektrisches Nietverfahren bekannt geworden, bei welchem der eigentliche Nietschaft seine Gestalt behält, da er nur an dem Teil seiner Länge erhitzt wird, an dem er geringeren
Querschnitt aufweist. Infolgedessen fand ein Anliegen des in der Bohrung befindlichen Metallkörpers längs seines ganzen Umfanges nicht statt.
Gemäss der Erfindung wird das Verfahren derart durchgeführt, dass in Ausnehmungen in einem Körper aus nichtleitendem Stoff metallische Körper eingeführt, danach durch elektrischen Strom so weit geschmolzen werden, dass das zwischen den beiden Körpern bestehende Spiel, gegebenenfalls unter Ausübung eines ganz geringen Druckes, durch den geschmolzenen Körper beseitigt wird, um das bisher übliche Einkitten zu vermeiden. Bei diesem Verfahren werden die Stifte elektrisch erwärmt und können hiebei verfestigt werden, oder nehmen sie bloss einen teigigen Zustand an. Diese elektrische Verflüssigung geht, wie die Versuche gezeigt haben, so schnell vor sich (etwa 1/10 Sek.), dass eine Erwärmung des keramischen Körpers nicht stattfinden kann.
Wird der Körper nur in teigigen Zustand versetzt, so ist dann nur ein geringer Pressdruck erforderlieh, um den Körper zu befestigen (Kopfbildung od. dgl.).
Bei dem Verfahren nach dem Erfindungsgedanken werden die metallischen Körper oder Teile derselben in Höhlungen oder Bohrungen der Körper aus sprödem Material eingesetzt, wobei sie ein Spiel gegenüber der Bohrung haben können. Nach dem Einsetzen werden sie von einer Elektrode berührt oder umfasst und auf den in der Bohrung befindlichen Teil des metallischen Körpers eine weitere Elektrode aufgesetzt. Diese Höhlungen oder Bohrungen können beliebig gestaltet sein, z. B. zylindrisch ein-oder beiderseitig kegelig oder rechteckig, ihre Wandungen können mit Riefen oder Vertiefungen versehen sein. Es wird hiedurch, besonders bei Berücksichtigung des bei der Abkühlung eintretenden Zusammenziehens des in der Bohrung befindlichen Teiles des Körpers, ein absoluter Festsitz erreicht.
Die Vertiefungen in den Wandungen der Bohrung können parallel zur Bohrungsachse oder auch senkrecht zu dieser verlaufen, so dass die eingesetzten metallischen Bauteile auch gegen Verschiebung gesichert sind und eine Abdichtung gegen Flüssigkeits-oder Gasdruck erzielt wird, wie sie bei den Mittelelektroden der Zündkerzensteine. erforderlich ist. Die Bohrungen und Höhlungen der keramischen Werkstücke können vor dem Einsetzen der metallischen Bauteile zwecks Erhöhung der Gasdichtigkeit mit einer Glasur versehen werden. Der erwärmte Teil der eingesetzten Körper bringt diese Glasur zum Schmelzen und verbindet sich mit ihr, so dass ein Festbrennen eintritt.
Der zu befestigende metallische Körper oder ein Teil desselben kann durch die Höhlung oder Bohrung des Körpers aus sprödem Werkstoff hindurchgehen und aus diesem herausragen, so dass bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ein Kopf gebildet werden kann. Dieser Kopf kann beliebig gestaltet werden. Er kann im Gegensatz zu den bei keramischen Materialien gebräuchlichen Einniet-und Einrollverfahren sehr gross ausgebildet werden, so dass ein sehr hoher Festsitz des metallischen
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Bauteiles erreicht wird. Die obere Elektrode kann hohl ausgebildet sein. In dieser Höhlung kann ein wärmebeständiger Stössel verschiebbar angeordnet sein.
Nach dem Aufsetzen der Elektrode und nach dem Erwärmen des metallischen Bauteiles können durch diesen Stössel Vertiefungen in dem elektrisch erwärmten metallischen Bauteil hergestellt werden. Die Vorsprünge an den Bauteilen lassen sich nicht nur bei Rotationskörpern anordnen, sondern auch bei Materialien mit rechteckigem Querschnitt. Es ist ausserdem möglich, einen Körper mit mehreren derartigen Vorsprüngen zu versehen und diese einzeln oder gleichzeitig nach elektrischer Erwärmung zu verformen.
Sollen keine Vorsprünge vorgesehen werden, so können bei grösseren Körpern auch Teile der Randzonen nach lokaler elektrischer Erwärmung niedergedrückt werden, so dass hiedurch Nasen ent- stehen, die den Körper in dem zu befestigenden Werkstück festhalten.
Der Hals der Bohrungen der Werkstücke aus sprödem Werkstoff kann ausgenommen sein, so dass die erwähnten Köpfe in diese Ausnehmung eingebettet sind. Es können ausserdem für die zu bildenden Köpfe besondere Vertiefungen vorgesehen werden. Die metallischen Bauteile werden zweckmässig mit einem Bund versehen, damit sie sich bei Abkühlung gegenüber dem zu befestigenden Werkstück festziehen können. Sollen glatte Wellenteile oder Stifte in Bohrungen befestigt werden, so ist es zweckmässig, die Bohrung beiderseitig mit einer Senkung zu versehen oder mit senkrecht zur Bohrungsachse verlaufenden Aussparungen, Rillen oder Vertiefungen. Der einzusetzende Stift wird beiderseitig von einer Elektrode erfasst, in diese Bohrung eingetaucht und passt sich ihrer Form an.
Bei Körpern aus elektrisch leitenden Materialien werden diese Stifte mit einem elektrisch nicht leitenden Überzug versehen, so dass der zur Erwärmung zugeführte Strom nur durch diesen Stift hindurchfliesst und diesen erwärmt.
Die einzusetzenden metallischen Bauteile, insbesondere deren Zapfen, können so gestaltet sein, dass die Zonen, in denen bei der elektrischen Erwärmung die höchsten Temperaturen entstehen sollen, genau vorausbestimmbar sind. Es würde z. B. bei einer Verjüngung eines Stiftes, der in eine längere Bohrung eingesetzt werden soll, die höchste Temperatur an einem Stiftteil mit dem geringsten Querschnitt entstehen, so dass auch hier die grösste Verformung eintreten könnte. Bei entsprechend vorgesehenen Aussparungen senkrecht zur Bohrungsachse würde sich das Material des Stiftes leicht in diese Aussparungen formen lassen.
Soll bei metallischen Körpern mit veredelter Oberfläche ein Anlaufen durch zu hohe Temperaturen vermieden werden, so kann an diesen Stellen die Wärme durch Anlegen von Kühlplatten oder durch Kühlen mit flüssigen oder gasförmigen Stoffen abgeleitet werden.
Die metallischen Bauteile werden gegenüber den Werkstücken aus spröden, insbesondere aus keramischen Materialien vor der Befestigung nach dem erfindungsgemässen Verfahren zweckmässig
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ist die Einhaltung genauer Abstände und Lagen von ein oder mehreren Bauteilen gegeneinander und gegenüber den einzusetzenden Werkstücken durch Verwendung entsprechender Vorrichtungen. Beim Brennen tritt bekanntlich bei keramischen Materialien ein starkes Schwinden und Verwerfen ein, so dass die Bohrungen nicht mehr parallel zueinander verlaufen und auch der Abstand der Bohrungsmitte sich ändert. Sollen z. B. in eine Platte mehrere Kontaktstifte eingesetzt werden, so kann der Abstand dieser Stifte in einer Vorrichtung genau eingehalten werden.
Die Ungenauigkeiten im keramischen Material werden dann, da ja bei der elektrischen Erwärmung die Zapfen der Kontaktstifte sehr plastisch sind, ausgeglichen.
Es zeigt Fig. 1 einen geschlitzten Steckerstift vor der Befestigung in einem keramischen Bauteil, Fig. 2 den Steckerstift nach der Befestigung, Fig. 3 die Anordnung der stromführenden Elektroden bei Durchführung des Befestigungsverfahrens, Fig. 4 einen in einer Platte befestigten Gewindestift, Fig. 5 eine in einer Platte befestigte Klemme für elektrische Zuleitungen, Fig. 6 die Anordnung der stromführenden Elektroden bei Durchführung des Verfahrens zur Befestigung einer Klemme, Fig. 7 einen flachen, metallischen Bauteil vor dem Einsetzen in eine Platte, Fig. 8 die Draufsicht zu Fig. 7, Fig. 9 einen grösseren metallischen Bauteil mit ausgehöhltem Zapfen und Vorsprüngen, Fig. 10 die Draufsicht zu Fig. 9, Fig. 11 einen grösseren metallischen Bauteil rechteckigen Querschnittes mit elektrisch angestauchen Befestigungsnasen, Fig. 12 die Draufsicht zu Fig.
11, Fig. 13 die Anordnung von geteilten stromführenden Elektroden vor Durchführung des Verfahrens zur Befestigung eines glatten Wellenteiles in einem Werkstück, Fig. 14 die Ausbildung der Bohrung in einem Werkstück, Fig. 15 die Anordnung von geteilten stromführenden Elektroden nach Durchführung des Verfahrens zur Befestigung eines glatten Wellenteiles in einem Werkstück, Fig. 16 die Anordnung von stromführenden Elektroden zur Durchführung des Verfahrens zur Verstiftung zweier Bauteile durch einen glatten zylindrischen Körper, Fig. 17 die Anordnung von stromführenden Elektroden zur Durchführung des Verfahrens zur Verstiftung eines elektrisch leitenden Bauteiles mit einem Bauteil aus sprödem Material durch einen glatten, zylindrischen Körper, der mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen ist, Fig.
18 den oberen Teil eines Körpers, der in einer Bohrung mit einer Längsriefelung befestigt ist, Fig. 19 die Draufsieht auf die Platte nach Fig. 18, Fig. 20 die gleichzeitige Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei metallischen Körpern während der Durchführung des Befestigungsverfahrens, Fig. 21 die Draufsicht zu Fig. 20, Fig. 22 den oberen Teil eines metallischen Körpers mit angeschweisstem oder
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angelötetem Zuleitungsdraht, Fig. 23 die Draufsicht zu Fig. 22, Fig. 24 die Ausbildung der oberen, stromführenden Elektrode mit einer Bohrung, in der ein hitzebeständiger Stössel abwärts bewegt werden
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Fig. 25 die Anordnung einer Höhlung in der oberen, stromführenden Elektrode zwecks Herstellung von Köpfen bestimmter Form, Fig.
26 den oberen Teil eines hülsenförmigen metallischen Körpers nach Durchführung des Befestigungsverfahrens und Fig. 27 den Ausgleich von Ungenauigkeiten sowohl in der Parallelität als auch in der Entfernung von Bohrungen in Bauteilen aus spröden Materialien.
In den Figuren ist der metallische Körper jeweils mit a bezeichnet, der nach Durchführung des
Befestigungsverfahrens entstehende Kopf mit b, die Elektroden mit c und d, ihre Zuleitungen mit e und f, die Körper aus sprödem Material mit g, die Bohrungen in ihnen mit h, die Erweiterungen am Bohrungs- hals mit i, der Überzug zur elektrischen Isolierung eines einzusetzenden Stiftes mit k, die Zuleitung- drähte mit !, die Aussparungen der oberen Elektrode mit m, die Bohrung in der oberen Elektrode mit n und der in n angeordnete hitzebeständige Stössel mit v.
In Fig. 1 wird gezeigt, dass der geschlitzte Steekerstift a in eine Bohrung h eines Körpers g eingesetzt werden kann, die erhebliches Spiel gegenüber ersterem haben kann. Nach Durchführung des erfindungsgemässen Verfallrens wird diese, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ausgefüllt. Der Kopf b kann sehr gross ausgebildet werden. Er entsteht durch Ausübung eines geringen Elektrodendruckes durch die obere Elektrode c nach Fig. 3. Der untere Teil des zu befestigenden Stiftes wird von der Elektrode d berührt. Eine Kopfbildung ist nicht unbedingt erforderlich, es genügt vielmehr wenn ein dichtes Anliegen des metallischen Körpers an der Bohrungswandung erreicht wird, die ja von Natur aus rauh ist. Ist zwecks Erzielung einer höheren Festigkeit der Verbindung ein Kopf erwünscht, so kann für diesen nach Fig. 3 bzw.
Fig. 6 eine entsprechende Aussparung am Ende der Bohrung vorgesehen werden.
Die Befestigung der flachen Platte a nach Fig. 7 erfolgt durch Anordnung von einem oder mehreren Vorsprüngen, die dann durch eine Elektrode niedergedrückt werden, so dass die gestrichelt dargestellten Köpfe b entstehen. In ähnlicher Weise erfolgt die Befestigung von Körpern grösseren Querschnittes, wie das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 und 10 zeigt. Es ist nicht erforderlich, dass der gesamte
Querschnitt des Körpers erwärmt wird. Der im Werkstück aus sprödem Material befindliche Teil des Körpers kann vor der Befestigung hohl ausgebildet werden und gleichfalls mit entsprechenden Vorsprüngen versehen werden. Diese Vorsprünge können dann einzeln oder gleichzeitig elektrisch niedergedrückt werden, so dass die gestrichelt dargestellten Köpfe b entstehen.
Auch ohne dieser Vorsprünge ist die Befestigung von schweren metallischen Bauteilen möglich, wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 zeigt. Durch Niederstauchen einzelner elektrisch erwärmter Zonen am Umfang des metallischen Bauteiles entstehen hier Nasen b, die den metallischen Körper a fest im Werkstück g halten.
Die metallischen Körper nach den Fig. 1 bis 12 sind mit Bunden oder Vorsprüngen versehen, damit ein festes Anliegen am Werkstück aus sprödem Material erzielt wird.
Die Fig. 13 bis 15 zeigen wie eine glatte Welle a in das Werkstück g eingesetzt werden kann.
Die Bohrung besitzt Erweiterungen i. Der Körper a wird von geteilten, stromführenden Elektroden c und d in einem gewissen Abstand vom Werkstück g erfasst. Der Strom wird zugeleitet und nach der Erwärmung des zwischen den Elektroden liegenden Teiles des Körpers a dieser in die beiderseitig konisehe Bohrung eingetaucht, so dass Wulste b nach Fig. 15 entstehen. Die Erweiterung in der Bohrung h braucht nicht am Ende der Bohrung zu sein, sie kann sich auch im Innern derselben befinden. Es können hier kugelförmige Erweiterungen angeordnet sein oder auch Quer-bzw. Längsrillen. Bei dem hier vorliegenden Verfahren wird sich der metallische Bauteil jeweils in diese Aussparungen einfügen, so dass eine Verdrehung bzw. Längsverschiebung unmöglich wird und auch eine gleichzeitige Abdichtung eintritt.
Fig. 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein derartiger Stift a zur Verbindung von Bau-
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von a wird die Bohrung h in g'ganz ausgefüllt, so dass hiedurch gleichzeitig eine vollkommene Sicherung des Stiftes gegen Längsverschiebung eintritt. Ist der Bauteil g nach Fig. 17 elektrisch leitend, so würde beim hier gezeigten Verfahren der Strom nicht durch den Stift a hindurchfliessen, sondern gleichzeitig durch den metallischen Körper. Um dies zu verhindern, wird in diesem Falle der Körper a mit einem elektrisch isolierenden Überzug k versehen, so dass der Strom nur durch a hindurchfliesst. Die weiteren Schritte des Verfahrens sind dann die gleichen, wie bereits beschrieben wurde.
Fig. 18 zeigt die Anordnung einer Längsriefelung i in der Bohrung der Platte g. Diese Riefelung wird vollkommen ausgefüllt.
Gleichzeitig während der Durchführung des Befestigungsverfahrens können nach den Fig. 20 bis 23 elektrische Verbindungsleitungen l mit angeschweisst oder gelötet werden. Die zu befestigenden Zuleitungen l können mit Bohrungen versehen sein, so dass der Kopf b über dem Streifen liegt, oder sie können, wie Fig. 22 zeigt, auf dem Kopf befestigt werden. Der obere Teil der Elektrode c besitzt
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dem Aufsetzen der Elektrode c auf den Bauteil a erwärmt sich nach der Stromzuführung der obere Teil von a. Es wird nunmehr der Stössel o nach unten bewegt, so dass die Vertiefung p in dem entstehenden Kopf b gebildet werden kann.
Soll der Kopf eine bestimmte Form erhalten, so ist, wie in Fig. 25 gezeigt ist, eine entsprechende Ausbildung der oberen Elektrode c durch Anordnung einer Aussparung m möglich.
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Der Kopf b wird dann die Form von m annehmen. Ausser den massiven metallischen Bauteilen lassen sich selbstverständlich auch hohle zylindrische Körper nach Fig. 26 in der gleichen Weise befestigen. Die Annäherung der Elektroden erfolgt nicht stossartig. Der von den Elektroden auszuübende Druck ist ausserordentlich gering. Die Hauptverspannung des metallischen Bauteiles gegenüber dem Werk- stück aus sprödem Material erfolgt erst während dessen Abkühlung. Bei den bisher gebräuchlichen, oben angeführten, im kalten Zustande durchgeführten Verfahren fehlt dieses langsame Zusammenziehen. Es ist bei diesen Verfahren die Anwendung eines hohen Verformungsdruckes erforderlich.
Infolge ihrer Elastizität federn die eingesetzten Bauteile nach dem Aufhören des Arbeitsdrucks wieder etwas zurück, so dass nie ein absoluter Festsitz erreicht wird. Das innige Anliegen an der Bohrungswandung oder das Ausfüllen von Längs-oder Querriefelungen oder die Verschmelzung mit der Glasur von Bohrungen ist selbstverständlich bei diesen Verfahren unmöglich.
Fig. 27 zeigt den Ausgleich von Ungenauigkeiten sowohl in der Richtung als auch in der Lage von Bohrungen und Aussparungen h des Körpers g aus sprödem Material in den die Bauteile a eingesetzt werden sollen. Bekanntlich tritt bei keramischen Materialien beim Brennen ein ausserordentlich starkes Schwinden, Verziehen und Verwerfen ein, so dass die Lage und die Entfernung der Bohrungen voneinander stark geändert wird. Sollten z. B. in diese Körper Steckerstifte eingesetzt werden, von denen eine absolute Parallelität sowie eine vorgeschriebene Entfernung verlangt wird, so ist dies bei den bisher gebräuchlichen Verfahren unmöglich. Das erfindungsgemässe Verfahren gleicht diese Ungenauigkeiten aus. Die Elektrodenstifte a werden in einer Vorrichtung in der verlangten Lage gehalten und hierauf der Kopf g gebildet.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird nun der obere Teil der Stifte a sich der ungenauen Lage und Richtung der Bohrungen in g anpassen, ohne dass die Parallelität und der Abstand r darunter leiden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbindung metallischer Körper mit Körpern aus nichtleitendem Stoff, z. B. keramischen Körpern, mit Hilfe von Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass in Ausnehmungen in einem Körper aus nichtleitendem Stoffj metallische Körper eingeführt, danach durch elektrischen Strom so weit geschmolzen werden, dass das zwischen den beiden Körpern bestehende Spiel, gegebenenfalls unter Ausübung eines ganz geringen Druckes, durch den geschmolzenen Körper beseitigt wird, um das bisher übliche Einkitten zu vermeiden.
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Method for connecting metallic bodies with bodies made of non-conductive material, e.g. B. ceramic Iikörper, with the help of electrodes.
The method and the device according to the inventive idea are used to make metallic
To fasten parts in or on bodies made of brittle materials, in particular made of ceramic materials.
In the previously customary fastenings of metallic parts in bodies made of brittle materials, the brittle materials were often caused by the high pressures required or by sudden changes
Stresses damaged. The processes were therefore uneconomical and, since the metal parts were not properly seated in the brittle material, imprecise.
An electrical riveting process has already become known in which the actual rivet shank retains its shape, since it is only heated on that part of its length where it is less
Has cross section. As a result, the metal body located in the bore did not come into contact along its entire circumference.
According to the invention, the method is carried out in such a way that metallic bodies are introduced into recesses in a body made of non-conductive material, then melted by electric current to such an extent that the play existing between the two bodies, possibly with the exertion of a very low pressure, is caused by the molten body is eliminated in order to avoid the usual cementing. In this process, the pins are electrically heated and can be solidified, or they just take on a doughy state. As the experiments have shown, this electrical liquefaction takes place so quickly (about 1/10 of a second) that the ceramic body cannot be heated.
If the body is only put in a doughy state, then only a slight pressure is required to fix the body (head formation or the like).
In the method according to the concept of the invention, the metallic bodies or parts thereof are inserted into cavities or bores in the bodies made of brittle material, and they can have a play with respect to the bore. After being inserted, they are touched or encompassed by an electrode and another electrode is placed on the part of the metal body located in the bore. These cavities or holes can be designed in any way, e.g. B. cylindrical on one or both sides conical or rectangular, their walls can be provided with grooves or depressions. As a result, especially when taking into account the contraction of the part of the body located in the bore during cooling, an absolute tight fit is achieved.
The depressions in the walls of the bore can run parallel to the bore axis or also perpendicular to this, so that the metallic components used are also secured against displacement and a seal is achieved against liquid or gas pressure, as is the case with the center electrodes of the spark plug bricks. is required. The bores and cavities of the ceramic workpieces can be provided with a glaze before inserting the metal components in order to increase the gas tightness. The heated part of the body used causes this glaze to melt and bond with it, so that it burns.
The metallic body to be fastened or a part thereof can pass through the cavity or bore of the body made of brittle material and protrude from it, so that a head can be formed when the method according to the invention is used. This head can be designed as desired. In contrast to the riveting and rolling-in processes customary for ceramic materials, it can be made very large, so that the metallic
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Component is achieved. The upper electrode can be made hollow. A heat-resistant plunger can be slidably disposed in this cavity.
After the electrode has been placed on and after the metallic component has been heated, this ram can be used to produce recesses in the electrically heated metallic component. The projections on the components can be arranged not only in the case of bodies of revolution, but also in the case of materials with a rectangular cross section. It is also possible to provide a body with several such projections and to deform them individually or simultaneously after electrical heating.
If no projections are to be provided, then in the case of larger bodies parts of the edge zones can also be pressed down after local electrical heating, so that noses are created that hold the body in the workpiece to be fastened.
The neck of the bores of the workpieces made of brittle material can be cut out, so that the heads mentioned are embedded in this cutout. In addition, special recesses can be provided for the heads to be formed. The metallic components are expediently provided with a collar so that they can be tightened against the workpiece to be fastened when they cool down. If smooth shaft parts or pins are to be fastened in bores, it is advisable to provide the bore with a countersink on both sides or with recesses, grooves or depressions running perpendicular to the bore axis. The pin to be inserted is picked up on both sides by an electrode, dipped into this hole and adapts to its shape.
In the case of bodies made of electrically conductive materials, these pins are provided with an electrically non-conductive coating so that the current supplied for heating only flows through this pin and heats it.
The metallic components to be used, in particular their journals, can be designed in such a way that the zones in which the highest temperatures are to arise during electrical heating can be precisely determined in advance. It would e.g. B. when a pin is tapered and is to be inserted into a longer bore, the highest temperature occurs at a pin part with the smallest cross section, so that the greatest deformation could occur here as well. With appropriately provided cutouts perpendicular to the bore axis, the material of the pin would be easy to shape into these cutouts.
If tarnishing due to excessively high temperatures is to be avoided in the case of metallic bodies with a refined surface, the heat can be dissipated at these points by applying cooling plates or by cooling with liquid or gaseous substances.
The metallic components are expedient compared to the workpieces made of brittle, in particular of ceramic materials, before the fastening according to the method according to the invention
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is the adherence to exact distances and positions of one or more components against each other and against the workpieces to be used by using appropriate devices. It is known that ceramic materials shrink and warp during firing, so that the bores no longer run parallel to one another and the distance between the center of the bores also changes. Should z. B. if several contact pins are used in a plate, the distance between these pins can be precisely maintained in a device.
The inaccuracies in the ceramic material are then compensated for, since the pins of the contact pins are very plastic during electrical heating.
1 shows a slotted connector pin before it is fastened in a ceramic component, FIG. 2 shows the connector pin after it has been fastened, FIG. 3 shows the arrangement of the current-carrying electrodes when the fastening method is carried out, FIG. 4 shows a threaded pin fastened in a plate, FIG. 5 a clamp for electrical supply lines fastened in a plate, FIG. 6 the arrangement of the current-carrying electrodes when the method for fastening a clamp is carried out, FIG. 7 a flat, metallic component before being inserted into a plate, FIG. 8 the top view of FIG 7, 9 a larger metallic component with hollowed out pegs and projections, FIG. 10 the top view of FIG. 9, FIG. 11 a larger metallic component of rectangular cross-section with electrically upset fastening lugs, FIG. 12 the top view of FIG.
11, FIG. 13 the arrangement of divided current-carrying electrodes before the method for fastening a smooth shaft part in a workpiece is carried out, FIG. 14 the formation of the bore in a workpiece, FIG. 15 the arrangement of divided current-carrying electrodes after carrying out the method of fastening a smooth shaft part in a workpiece, Fig. 16 the arrangement of current-carrying electrodes for carrying out the method for pinning two components through a smooth cylindrical body, Fig. 17 the arrangement of current-carrying electrodes for carrying out the method for pinning an electrically conductive component to a component made of brittle material by a smooth, cylindrical body which is provided with an electrically insulating coating, Fig.
18 the upper part of a body which is fastened in a bore with a longitudinal fluting, FIG. 19 a top view of the plate according to FIG. 18, FIG. 20 the simultaneous production of an electrical connection between two metallic bodies while the fastening process is being carried out, FIG 21 shows the plan view of FIG. 20, FIG. 22 shows the upper part of a metallic body with or welded on
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soldered lead wire, FIG. 23 the top view of FIG. 22, FIG. 24 the design of the upper, current-carrying electrode with a bore in which a heat-resistant plunger is moved downwards
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25 shows the arrangement of a cavity in the upper, current-carrying electrode for the purpose of producing heads of a certain shape, FIG.
26 shows the upper part of a sleeve-shaped metallic body after the fastening process has been carried out; and FIG. 27 shows the compensation of inaccuracies both in the parallelism and in the distance of bores in components made of brittle materials.
In the figures, the metallic body is denoted by a, which after implementation of the
Fastening process resulting head with b, the electrodes with c and d, their leads with e and f, the bodies made of brittle material with g, the holes in them with h, the extensions on the hole neck with i, the coating for electrical insulation of a to be inserted with k, the lead wires with!, the recesses of the upper electrode with m, the hole in the upper electrode with n and the heat-resistant plunger arranged in n with v.
In Fig. 1 it is shown that the slotted Steeker pin a can be inserted into a bore h of a body g, which can have considerable play compared to the former. After the expiry according to the invention has been carried out, this is filled in, as can be seen from FIG. The head b can be made very large. It is created by exerting a slight electrode pressure through the upper electrode c according to FIG. 3. The lower part of the pin to be attached is touched by the electrode d. A head formation is not absolutely necessary; rather, it is sufficient if the metallic body rests tightly against the bore wall, which is naturally rough. If a head is desired in order to achieve a higher strength of the connection, then according to FIG. 3 or
Fig. 6 a corresponding recess can be provided at the end of the bore.
The flat plate a according to FIG. 7 is fastened by arranging one or more projections which are then pressed down by an electrode, so that the heads b shown in dashed lines arise. Bodies of larger cross-section are fastened in a similar manner, as the embodiment according to FIGS. 9 and 10 shows. It doesn't require the entire
Cross section of the body is heated. The part of the body located in the workpiece made of brittle material can be made hollow prior to fastening and likewise provided with corresponding projections. These projections can then be electrically depressed individually or simultaneously, so that the heads b shown in dashed lines are created.
Heavy metal components can also be fastened without these projections, as the embodiment according to FIG. 11 shows. By upsetting individual electrically heated zones on the circumference of the metallic component, noses b are created here, which hold the metallic body a firmly in the workpiece g.
The metallic bodies according to FIGS. 1 to 12 are provided with collars or projections so that a firm contact with the workpiece made of brittle material is achieved.
13 to 15 show how a smooth shaft a can be inserted into the workpiece g.
The hole has extensions i. The body a is detected by split, current-carrying electrodes c and d at a certain distance from the workpiece g. The current is fed in and, after the part of the body a lying between the electrodes has been heated, it is immersed in the conical bore hole on both sides, so that beads b according to FIG. 15 are formed. The enlargement in the bore h does not have to be at the end of the bore, it can also be located inside the same. It can be arranged here spherical extensions or transversely or. Longitudinal grooves. In the case of the present method, the metallic component will be inserted into these cutouts, so that a rotation or longitudinal displacement is impossible and a simultaneous seal also occurs.
Fig. 16 shows an embodiment in which such a pin a for connecting structural
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The hole h is completely filled by a, so that at the same time the pin is completely secured against longitudinal displacement. If the component g according to FIG. 17 is electrically conductive, in the method shown here the current would not flow through the pin a, but at the same time through the metallic body. In order to prevent this, the body a is provided with an electrically insulating coating k in this case, so that the current only flows through a. The further steps of the process are then the same as already described.
Fig. 18 shows the arrangement of a longitudinal fluting i in the bore of the plate g. This corrugation is completely filled.
At the same time while the fastening method is being carried out, electrical connection lines 1 can be welded on or soldered according to FIGS. 20 to 23. The leads 1 to be fastened can be provided with bores so that the head b lies over the strip, or they can, as FIG. 22 shows, be fastened on the head. The upper part of the electrode c has
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When the electrode c is placed on the component a, the upper part of a heats up after the power supply. The plunger o is now moved downwards so that the recess p can be formed in the head b that is being created.
If the head is to be given a certain shape, it is possible, as shown in FIG. 25, to design the upper electrode c accordingly by arranging a recess m.
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The head b will then take the form of m. In addition to the solid metallic components, hollow cylindrical bodies according to FIG. 26 can of course also be attached in the same way. The electrodes are not brought closer together. The pressure to be exerted by the electrodes is extremely low. The main tension of the metallic component in relation to the workpiece made of brittle material only takes place while it is cooling. This slow contraction is absent in the previously common, above-mentioned processes carried out in the cold state. It is necessary to use a high deformation pressure in these processes.
Due to their elasticity, the components used spring back a little after the working pressure has ceased, so that an absolute tight fit is never achieved. The close contact with the wall of the bore or the filling of longitudinal or transverse grooves or the fusion with the glaze of the bores is of course impossible with this method.
27 shows the compensation of inaccuracies both in the direction and in the position of bores and recesses h of the body g made of brittle material in which the components a are to be inserted. It is known that ceramic materials experience extremely strong shrinkage, warping and warping during firing, so that the position and distance of the bores from one another is greatly changed. Should z. B. plug pins are used in this body, of which an absolute parallelism and a prescribed distance is required, so this is impossible with the previously common methods. The method according to the invention compensates for these inaccuracies. The electrode pins a are held in the required position in a device and the head g is then formed.
When carrying out the method, the upper part of the pins a will now adapt to the imprecise position and direction of the holes in g, without the parallelism and the distance r being affected.
PATENT CLAIMS:
1. A method for connecting metallic bodies with bodies made of non-conductive material, e.g. B. ceramic bodies, with the help of electrodes, characterized in that metal bodies are introduced into recesses in a body made of non-conductive material, then melted by electric current to such an extent that the game between the two bodies, possibly with a very small amount of play Pressure, is removed by the molten body in order to avoid the usual cementing.