DE1001059B

DE1001059B - Bolt for shooting into a metal plate

Info

Publication number: DE1001059B
Application number: DER16091A
Authority: DE
Inventors: Robert John Macdonald
Original assignee: Remington Arms Co LLC
Current assignee: Remington Arms Co LLC
Priority date: 1954-03-18
Filing date: 1955-02-26
Publication date: 1957-01-17
Also published as: CH326872A; GB769235A; FR1120402A; US2768552A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Bolzen, der in harte Materialien, wie Beton und Stahl, durch die Entzündung einer Pulverladung eingetrieben wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Bolzen, der in einer Stahlplatte befestigt werden soll, deren Stärke etwa dem Durchmesser des Bolzens entspricht.The invention relates to a bolt that can be penetrated into hard materials such as concrete and steel when ignited a powder charge is driven. In particular, the invention relates to a bolt that to be fastened in a steel plate, the thickness of which corresponds approximately to the diameter of the bolt.

Die bekannten Bolzen, die durch Explosionswirkung befestigt werden, enthalten einen spitzbogenförmigen Kopf von einer Länge, die etwa dem doppelten Schaftdurchmesser des Bolzens entspricht. Im Gebrauch dringt ein Bolzen dieser Art in das Material, beispielsweise Konstruktionsstahl, bis zu einer Tiefe ein, die etwa der Länge des spitzbogenförmigen Kopfes des Bolzens entspricht. Ist die Stahlplatte, die den Bolzen aufnimmt, von geringerer Stärke als der Bolzen, so tritt dieser unerwünschterweise aus der Rückseite der Stahlplatte aus. Wenn die den Bolzen eintreibende Kraft herabgesetzt wird, um das Eindringen desselben wesentlich zu verringern, wird auch die Haltekraft praktisch auf Null vermindert. The known bolts, which are fastened by the effect of an explosion, contain an ogival shape Head of a length which corresponds approximately to twice the shank diameter of the bolt. In use, a bolt of this type penetrates the material, for example structural steel, up to a depth which corresponds approximately to the length of the ogival head of the bolt. Is the steel plate which receives the bolt, of less strength than the bolt, this occurs undesirably from the back of the steel plate. When the bolt driving force is decreased to To reduce the penetration of the same substantially, the holding force is also reduced to practically zero.

Die Erfindung betrifft einen Bolzen, der so ausgebildet ist, daß er wirksam in einer Stahlplatte befestigt werden kann, die eine dem Bolzendurchmesser entsprechende Stärke aufweist, ohne daß der Bolzen aus der Rückseite der Platte austritt oder diese aufbricht. The invention relates to a bolt which is adapted to be effectively secured in a steel plate can be, which has a strength corresponding to the bolt diameter, without the bolt exits or breaks the back of the plate.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigtSome embodiments of the invention are shown, for example, in the drawing. It shows

Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht eines typischen Bolzens gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a partial side view of a typical bolt according to the invention,

Fig. 2 eine teilweise Seitenansicht eines abgeänderten Bolzens gemäß der Erfindung,Fig. 2 is a partial side view of a modified bolt according to the invention,

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht einer weiteren abgeänderten Ausführungsform gemäß der Erfindung,3 is a partial side view of a further modified embodiment according to the invention,

Fig. 4 einen Längsschnitt an einer Befestigungsstelle des Bolzens gemäß der Erfindung in einer Stahlplatte, die eine dem Durchmesser des Bolzens entsprechende Stärke aufweist.Fig. 4 shows a longitudinal section at a fastening point of the bolt according to the invention in a Steel plate that has a thickness corresponding to the diameter of the bolt.

Die Erfindung betrifft die besondere Ausgestaltung des in das Metall eindringenden Teiles des Bolzens. Während die üblichen Bolzen mit einem verhältnismäßig langen spitzbogenförmigen Kopf versehen sind, der dazu dient, daß der Bolzen tief in das aufnehmende Material eindringt, haben die Bolzen gemäß der Erfindung einen verhältnismäßig kurzen und stärker gekrümmten spitzbogenförmigen Kopf 10, von dem aus sich in Achsrichtung des Bolzenschaftes 13 eine spitzbogenförmige oder konische Spitze 11 geringeren Durchmessers erstreckt. Die Oberfläche der Spitze 11 ist mit der Oberfläche des Kopfes 10 durch einen gekrümmten oder geneigten Zwischenteil oder eine Oberfläche 12 verbunden. Die Spitze 11 ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung. Wenn sie fehlt Bolzen zum Einschießen
in eine MetallplatteThe invention relates to the particular embodiment of the part of the bolt which penetrates into the metal. While the usual bolts are provided with a relatively long ogival head, which serves to ensure that the bolt penetrates deeply into the receiving material, the bolts according to the invention have a relatively short and more curved ogival head 10, from which in the axial direction of the Bolt shank 13 extends an ogival or conical tip 11 of smaller diameter. The surface of the tip 11 is connected to the surface of the head 10 by a curved or inclined intermediate part or surface 12. The tip 11 is an essential feature of the invention. If it is missing bolt for sighting in
in a metal plate

Anmelder:Applicant:

Remington Arms Company, Inc.,
Bridgeport, Conn. (V, St. A.)Remington Arms Company, Inc.,
Bridgeport, Conn. (V, St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Paap, Patentanwalt,
München 22, Mariannenplatz 4Representative: Dipl.-Ing. W. Paap, patent attorney,
Munich 22, Mariannenplatz 4

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. März 1954Claimed priority:
V. St. v. America March 18, 1954

Robert John MacDonald, Upper Arlington, OhioRobert John MacDonald, Upper Arlington, Ohio

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden(V. St. Α.),
has been named as the inventor

und der Bolzen nur den stumpfen spitzbogenförmigen Kopf, wie er gerade beschrieben wurde, aufweist,and the bolt only has the blunt ogival head as just described,

^a5 kerbt er das Material nur ein und springt von der Oberfläche des Metalls ab, an Stelle in dieses einzudringen und sich mit diesem zu verbinden. Die Spitze leitet dagegen das Schneiden des Metalls ein, das für das Eindringen des Bolzens nötig ist, und bewirkt den Auswärtsfluß der Metalloberfläche samt ihrem Film, der Oxyde und andere Fremdkörper enthält, die das Eindringen hemmen. Die das Eindringen erleichternde Spitze fördert auch die Deformierung des den Bolzen aufnehmenden Metalls (14, Fig. 4) durch die ganze Stärke hindurch und die damit verbundene Bildung der Ausbauchung 15 auf der Rückseite des Metalls. Eine derartige Deformierung des Metalls durch die ganze Stärke hindurch hat sich als wesentlich für eine gute Bindung erwiesen. Fehlt diese Verformung, so bricht infolge der elastischen Rückfederung des den Bolzen aufnehmenden Materials die Bindung zwischen dem Bolzen und dem Material teilweise oder auch ganz. ^a 5 it only notches the material and jumps off the surface of the metal, instead of penetrating into it and connecting to it. The point, on the other hand, initiates the cutting of the metal necessary for the penetration of the bolt and causes the outward flow of the metal surface and its film, which contains oxides and other foreign bodies which inhibit penetration. The tip, which facilitates penetration, also promotes the deformation of the metal (14, FIG. 4) receiving the bolt through the entire thickness and the associated formation of the bulge 15 on the rear side of the metal. Such deformation of the metal throughout the thickness has been found to be essential for a good bond. If this deformation is absent, the bond between the bolt and the material breaks partially or completely as a result of the elastic springback of the material receiving the bolt.

Es ist wichtig, daß die Oberfläche 12, die zwischen der Basis der konischen oder der spitzbogenförmigen Spitze 11 und dem spitzbogenförmigen Kopf 10 liegt, sich nach außen von der Spitze weg neigt. Eine flache Schulter erschwert das Eindringen und hemmt den Auswärtsfluß der Oberflächenunreinheiten. Mit Ausnähme derartigen Flächen, d. h. Absätze, die im wesentlichen rechtwinklig zur Bolzenachse verlaufen, ist die Ausbildung der dazwischenliegenden Oberfläche 12 nicht entscheidend. Eine Reihe verschiedener Formen ist in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt.It is important that the surface 12 which is between the base of the conical or the ogival shape Tip 11 and the ogival head 10 is inclined outwardly away from the tip. An area Shoulder makes penetration difficult and inhibits the outward flow of surface impurities. With exception such areas, d. H. Shoulders that are essentially perpendicular to the bolt axis, the formation of the intermediate surface 12 is not critical. A number of different Shapes is shown in Figs.

609 7&6/22Ϊ609 7 & 6 / 22Ϊ

Die Bildung zwischen dem aufnehmenden Metall und dem Bolzen gleicht nahezu einer Schweißung, und die Gegenwart von Martensit in den besser gebundenen Bolzenoberflächen zeigt an, daß vorübergehend Temperaturen oberhalb der Umformung vorliegen. Die Hitze stammt von der ungewöhnlichen Reibung zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Oberflächen des Bolzens und des aufnehmenden Materials. Der größte Zusammenhalt besteht an dem Teil des Bolzenkopfes 10, der in der Nähe der Zwischenoberfläche 12 liegt, während der Zusammenhalt allmählich nach außer und nach dem Ende zu abnimmt. Es besteht loser Zusammenhalt an der Oberfläche der Spitze 11 und ein geringeres Maß an der Zwischenfläche 12. Der Zusammenhalt wird durch Polieren der Bolzenoberfläche beispielsweise bis zu einer Feinheit von nicht mehr als 33 Mikrozoll,The formation between the female metal and the stud is almost like a weld, and the presence of martensite in the better bonded bolt surfaces indicates that it is temporary Temperatures above the deformation exist. The heat comes from the unusual Friction between the relatively moving surfaces of the bolt and the female Materials. The greatest cohesion is that part of the bolt head 10, which is in the Close to the intermediate surface 12 is, while the cohesion gradually outwardly and toward the End to decrease. There is loose cohesion on the surface of the tip 11 and to a lesser extent at the intermediate surface 12. The cohesion is achieved by polishing the bolt surface, for example up to to a fineness not exceeding 33 microinches,

33
gleich -j-- μ, wie sie mit einem Profilmesser gemessen33
equal to -j-- μ as measured with a profile knife

wird, sehr gefördert. Dieser Feinheitsgrad stellt die sogenannte Rauhtiefe R^ gemäß DIN-Blatt 4762, S. 2, dar, und zwar ist diese Rauhtiefe R nach 3er Berechnungsmethode in den USA. unter Benutzung der Bezeichnungen des Bildes 2 des genannten DIN-Blattes definiert durch die Formelis very encouraged. This degree of fineness represents the so-called surface roughness R ^ according to DIN sheet 4762, p. 2, namely this surface roughness R is based on the 3-way calculation method in the USA. using the designations in Figure 2 of the aforementioned DIN sheet defined by the formula

Hierin bedeutet M die Vertikal vergrößerung des verzerrten Profilschnittes einer Oberfläche gemäß Bild 2, DIN-Blatt 4762. Eine Feinpolierung erhöht die Haltekraft. Reiner Stahl und auch Kohlenstoffstahl sind ausgezeichnete Bolzenmaterialien.Here, M means the vertical enlargement of the distorted profile section of a surface according to Figure 2, DIN sheet 4762. Fine polishing increases the holding force. Pure steel, as well as carbon steel, are excellent bolt materials.

Ein typischer Bolzen, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, hat einen Schaftdurchmesser von etwaA typical bolt, as shown in the drawing, has a shaft diameter of approximately

6.4 mm. Die Länge der Spitze 11 beträgt etwa 1,3 mm, während der Basisdurchmesser der Spitze etwa6.4 mm. The length of the tip 11 is about 1.3 mm, while the base diameter of the tip is about

2.5 mm groß ist. Die Spitze kann entweder spitzbogenförmig, wie in Fig. 1 dargestellt, oder konisch gemäß Fig. 3 ausgebildet sein. Die Länge des Zwischenteiles 12 beträgt etwa 0,32 mm, während die Länge des Bolzenkopfes 10 ungefähr 2,2 mm mißt. Ein Bolzen mit diesen Maßen und Proportionen, der in eine 6,4 mm starke Stahlplatte, wie in Fig. 4 dargestellt, eingetrieben wird, hat eine durchschnittliche Haltekraft von 2310 kg.2.5 mm in size. The tip can either be ogival, as shown in FIG. 1, or conical be designed according to FIG. 3. The length of the intermediate part 12 is about 0.32 mm, while the Length of the bolt head 10 measures approximately 2.2 mm. A bolt with these dimensions and proportions that is driven into a 6.4 mm thick steel plate, as shown in Fig. 4, has an average Holding force of 2310 kg.

Ein ähnlicher 6,4 mm starker Bolzen mit einem abgeänderten spitzbogenförmigen Kopf 10 und einem Zwischenteil 12, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, hat, in eine 6,4 mm starke Stahlplatte eingetrieben, eine durchschnittliche Haltekraft von 2360 kg.A similar 6.4 mm thick bolt with a modified ogival head 10 and a Intermediate part 12, as shown in FIG. 2, has, driven into a 6.4 mm thick steel plate, a average holding force of 2360 kg.

Der Bolzen gemäß Fig. 3 entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 1, mit der Ausnahme, daß die Spitze 11 mehr konisch als spitzbogenförmig ist. Ein 6,4 mm starker Bolzen dieser Art, der in eine 6,4 mm starke Stahlplatte eingetrieben worden ist, wie dies Fig. 4 zeigt, hat eine durchschnittliche Haltekraft von 2380 kg.The bolt of FIG. 3 corresponds essentially to that of FIG. 1, with the exception that the Point 11 is more conical than ogival shape. A 6.4 mm thick bolt of this type that fits into a 6.4 mm strong steel plate driven as shown in Fig. 4 has an average holding force from 2380 kg.

Wenn die Spitze 11 und der Kopf 10 zu einem einzigen spitzbogenförmigen Kopf von gleicher Länge wie der Bolzenkopf gemäß der Erfindung mit der Spitze 11 verschmolzen sind, wird die Haltekraft wesentlich verringert; sie beträgt dann etwa 1500 kg. Wenn ein solcher Teil dann noch konisch ausgebildet ist, wird die Haltekraft weiter verringert.When the tip 11 and the head 10 become a single ogival head of equal length as the bolt head according to the invention are fused to the tip 11, the holding force becomes substantially reduced; it is then about 1500 kg. If such a part is then still conical the holding force is further reduced.

Während ein Bolzen mit einem Schaftdurchmesser von 6,4 mm in allen Einzelheiten beschrieben wurde, sind im wesentlichen die gleichen Verhältnisse bei Bolzen anderer Größe anwendbar. Im allgemeinen entspricht der Krümmungsradius des spitzbogenförmigen Kopfes 10 dem Radius des Schaftes 13. Während er den Schaftradius im geringen Ausmaß überschreiten kann, nähert er sich nicht dem Schaftdurchmesser. Die Länge des Bolzenkopfes 10, ausgenommen die Zwischenoberfläche 12, sollte den Schaftradius nicht übersteigen; sie beträgt vorzugsweise etwa sechs Zehntel des Radius. Um ein Durchbohren der Rückseite der den Bolzen aufnehmenden Metallplatte, deren Stärke etwa dem Bolzendurchmesser entspricht, zu M ' 40 ^μ'While a bolt with a shank diameter of 6.4 mm has been described in detail, essentially the same relationships apply to bolts of other sizes. In general, the radius of curvature of the ogival head 10 corresponds to the radius of the shaft 13. While it can exceed the shaft radius to a small extent, it does not approach the shaft diameter. The length of the bolt head 10, with the exception of the intermediate surface 12, should not exceed the shank radius; it is preferably about six tenths of the radius. In order to drill through the back of the metal plate receiving the bolt, the thickness of which corresponds approximately to the bolt diameter, to M '40 ^μ '

vermeiden, sollte die Länge der Spitze 11 nicht über die Hälfte des Schaftradius hinausgehen, sondern vorzugsweise etwa vier Zehntel des Schaftradius betragen. Der Durchmesser des unteren Teiles der Spitze 11; d. h. die Stelle, an der die Oberfläche der Spitze in die Oberfläche des Zwischenteiles 12 übergeht, ist nicht größer, sondern vorzugsweise ein wenig kleiner als der Radius des Schaftes, d. h. etwa acht Zehntel von diesem. Wie oben bereits ausgeführt wurde, sind die Ausbildung und das Ausmaß des Zwischenteiles 12 nicht entscheidend, vorausgesetzt, daß dieser Teil nach außen von der Basis der Spitze weg geneigt ist und keinen flachen Absatz enthält.avoid, the length of the tip 11 should not go beyond half the radius of the shaft, but preferably be about four tenths of the shaft radius. The diameter of the lower part of the Tip 11; d. H. the point where the surface of the Tip merges into the surface of the intermediate part 12 is not larger, but preferably a little smaller than the radius of the shaft, d. H. about eight tenths of this. As stated above the design and the extent of the intermediate part 12 are not decisive, provided that that this part is inclined outwardly away from the base of the point and does not contain a flat shoulder.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Bolt for shooting into a metal plate with a diameter that corresponds approximately to the diameter of the bolt Has strength, and the back of which is not pierced by the drive-in bolt is, characterized in that the bolt has a practically cylindrical shaft (13), a Ogival head (10) with a not significantly larger radius of curvature than that Has a bolt shank radius and a centrally arranged tip (11) which emerges from the bolt head (10) protrudes in the axial direction of the shaft (13).

2. Bolt according to claim 1, characterized in that the largest diameter of the tip (11) does not exceed half the diameter of the bolt shank (13).

3. Bolt according to claim 2, characterized in that the length of the tip (11) is not essential exceeds half the shaft radius of the bolt.

4. Bolt according to claim, characterized in that that the tip (11) is formed in an ogival shape.

5. Bolt according to claim 2, characterized in that the tip (11) is conical is.

6. Bolt according to claim 2, characterized in that the surface of the tip (11) with the surface of the head (10) is connected by a surface (12) extending from the tip (11) runs outwards.

7. Bolt according to claim 6, characterized in that the connecting surface (12) is curved is trained.

8. Bolt according to claim 2, characterized in that the surfaces of the part (10) and the tip (11) to a fineness of not ^_(33/40 μ) are polished more than 33 micro-inches.

1 sheet of drawings