DE10160242A1

DE10160242A1 - Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen zwei Körpern

Info

Publication number: DE10160242A1
Application number: DE10160242A
Authority: DE
Inventors: Stefan Liebe; Klaus Siegert; Pablo M En I Guel-Lopez; Stephan Huber
Original assignee: ASK KUGELLAGERFABRIK ARTUR SEY; Forschungsgesellschaft Umformtechnik mbH
Current assignee: ASK KUGELLAGERFABRIK ARTUR SEY; Forschungsgesellschaft Umformtechnik mbH
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen zwei Körpern, wobei die Körper formschlüssig miteinander verbunden werden durch direkte oder indirekte Druckeinwirkung eines flüssigen, gasförmigen oder viskoplastischen Druckmediums auf die Außenfläche mindestens eines Körpers.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen zwei Körpern nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Das Verfahren kann als Alternative zu anderen Verfahren eingesetzt werden, wodurch Verbindungen zwischen schwer schweiß- und umform-baren Materialien hergestellt werden können.
Die Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Körpern kann auf verschiedenartigste Weise, wie Schweißen oder Durchsetzfügen erfolgen, wobei diese Verbindungstechniken besonders bei Aluminium und schwer umformbaren Werkstoffen schwierig sind. Aus DE 198 30 623 ist ein Verfahren zur Querschnittsverringerung von Hohlkörpern durch die Einwirkung eines Druckmediums bekannt. Hierbei wird ein Hohlkörper, welcher sich auf einem Dorn befindet, der mindestens einen druschmessereduzierten Bereiche aufweist, auf der dem Dorn abgewandten Seite mit Druck beaufschlagt, wodurch sich der Hohlkörper an die Kontur des Dornes anlegt, womit jedoch keine beständige, formschlüssige Verbindung zwischen Dorn und Hohlkörper hergestellt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung von formschlüssigen Verbindungen durch äußere Druckeinwirkung vorzuschlagen, wodurch die Verbindungen zwischen verschiedenartigsten Halbzeugen (z. B. Blech- massiver Stahlblock) aus verschieden Materialien, welche schwer schweiß- oder umform-bar sein können herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwei Körpern durch direkte oder indirekte Druckeinwirkung eines flüssigen gasförmigen oder viskoplastischen Druckmediums auf die Außenfläche mindestens eines Körpers formschlüssig miteinander verbunden werden. Der Formschluss wird dadurch erreicht, dass sich einer der zu verbinden Körper unter Druckbeaufschlagung an die Kontur des zweiten Körpers anlegt. Hierbei können auch Hinterschneidungen ausgeformt werden wodurch der Formschluss gewährleistet werden kann. Erfolgt der Formschluss mittels der Ausformung von Hinterschneidungen, so können sich die auszuformenden Hinterschneidungen in einem der zu verbindenden Körper oder in einem Körper befinden, welcher nicht Bestandteil der herzustellenden Verbindung ist.
Zur Herstellung der Verbindung selbst, kann ein Körper durch den anderen Körper hindurch geformt werden, wobei auch beide Körper zur Verbindungsbildung verformt werden können um somit eine Hinterschneidung, welche sich in einem Körper befindet der nicht Bestandteil der Verbindung ist, auszuformen. Die Druckeinwirkung auf den zu verformenden Körper kann direkt oder indirekt mittels einer Membran erfolgen, wobei die Membran elastisch ausgebildet sein kann. Die Verbindungsherstellung kann zwischen zwei Blechen, zwei Hohlkörpern, Blech/Hohlkörper, Blech/massiver Körper und Hohlkörper/massiver Körper erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit direkter Druckbeaufschlagung zwischen einem Hohlkörper/massivem Körper und oder einem Hohlkörper/Hohlkörper vor der Druckbeaufschlagung,
Fig. 2 Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit direkter Druckbeaufschlagung zwischen einem Hohlkörper/massivem Körper und oder einem Hohlkörper/Hohlkörper nach der Druckbeaufschlagung,
Fig. 3 Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit direkter Druckbeaufschlagung zwischen einem Blech/massivem Körper vor der Druckbeaufschlagung,
Fig. 4 Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit direkter Druckbeaufschlagung zwischen einem Blech/massivem Körper nach der Druckbeaufschlagung,
Fig. 5 Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit direkter Druckbeaufschlagung zwischen zwei Blechen vor der Druckbeaufschlagung,
Fig. 6 Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit direkter Druckbeaufschlagung zwischen zwei Blechen nach der Druckbeaufschlagung,
Fig. 7 Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit indirekter Druckbeaufschlagung zwischen einem Blech/massivem Körper vor der Druckbeaufschlagung,
Fig. 8 Verfahren zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit indirekter Druckbeaufschlagung zwischen einem Blech/massivem Körper nach der Druckbeaufschlagung.
Fig. 1 zeigt das Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen einem Hohlkörper/massivem Körper und oder zwischen zwei Hohlkörpern vor der Druckbeaufschlagung, bestehend aus oberem Verschlussstück OV und oberer Aufnahme OA mit darin befindlichen Bohrungen zur Entlüftung E1, E2 sowie zur Druckmedienzufuhr DZ, Rezipient Re, Hohlkörper K1, Hohlkörper/massiver Körper K2, unterer Aufnahme UA, unterem Verschlussstück UV, und den Dichtungen D1, D2, D3, D4.
Fig. 2 zeigt das Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen einem Hohlkörper/massivem Körper und oder zwischen zwei Hohlkörpern nach der Druckbeaufschlagung, bestehend aus oberem Verschlussstück OV und oberer Aufnahme OA mit darin befindlichen Bohrungen zur Entlüftung E1, E2 sowie zur Druckmedienzufuhr DZ, Rezipient Re, Hohlkörper K1, Hohlkörper/massiver Körper K2, unterer Aufnahme UA, unterem Verschlussstück UV, und den Dichtungen D1, D2, D3, D4.
Fig. 3 zeigt das Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen einem Blechmassivem Körper beliebiger Form vor der Druckbeaufschlagung, bestehend aus den zu verbindenden Körpern K1, K2, einer Druckkammer DK mit darin befindlichen Bohrungen DZ zur Druckmedienzufuhr und E1 zur Entlüftung, der Dichtung D, sowie einer Bohrung zur Entlüftung E2.
Fig. 4 zeigt das Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen einem Blechmassivem Körper beliebiger Form nach der Druckbeaufschlagung, bestehend aus den zu verbindenden Körpern K1, K2, einer Druckkammer DK mit darin befindlichen Bohrungen DZ zur Druckzufuhr und E1 zur Entlüftung, der Dichtung D, sowie einer Bohrung zur Entlüftung E2.
Fig. 5 zeigt eine Verfahrensvariante zur Herstellung von Verbindungen zwischen zwei Blechen K1, K2, wobei das Blech K1 eine Bohrung oder Nut aufweist, vor der Druckbeaufschlagung, bestehend aus den zu verbindenden Körpern K1, K2, einer Druckkammer DK mit darin befindlichen Bohrungen D2 zur Druckzufuhr und E1 zur Entlüftung, der Dichtung D sowie der zweigeteilten Matrize M1, M2 mit darin befindlicher Bohrung zur Entlüftung E2.
Fig. 6 zeigt eine Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen zwei Blechen nach der Druckbeaufschlagung, bestehend aus den zu verbindenden Körpern K1, K2, einer Druckkammer DK mit darin befindlichen Bohrungen DZ zur Druckzufuhr und E1 zur Entlüftung, der Dichtung D sowie der zweigeteilten Matrize M1, M2 mit darin befindlicher Bohrung zur Entlüftung E2.
Fig. 7 das Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit indirekter Druckbeaufschlagung zwischen einem Blechmassivem Körper vor der Druckbeaufschlagung, bestehend aus den zu verbindenden Körpern K1, K2, einer Druckkammer DK mit darin befindlichen Bohrungen DZ zur Druckmedienzufuhr und E1 zur Entlüftung, der Dichtung D, der Membran M sowie einer Bohrung zur Entlüftung E2.
Fig. 8 zeigt das Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit indirekter Druckbeaufschlagung zwischen einem Blechmassivem Körper nach der Druckbeaufschlagung, bestehend aus den zu verbindenden Körpern K1, K2, einer Druckkammer DK mit darin befindlichen Bohrungen DZ zur Druckmedienzufuhr und E1 zur Entlüftung, der Dichtung D der Membran M sowie einer Bohrung zur Entlüftung E2.
Die Wirkungsweise des Verfahrens wird im Folgenden nach der Art der zu verbindenden Körper dargestellt.
Zur Herstellung formschlüssiger Verbindung zwischen zwei Hohlkörpern K1, K2 und/oder einem Hohlkörper K1 und einem massivem Körper K2 wird dieser in den Hohlkörper K1, welcher von der unteren Aufnahme UA und dem unterem Verschlussstück UV aufgenommen ist, eingelegt (Fig. 1) und durch das Aufbringen der oberen Aufnahme, sowie des oberen Verschlussstücks in Kombination mit den Dichtungen D1, D2, D3, D4 vollständig gegenüber der Umgebung abgedichtet. Nach dem die Abdichtung des Körpers K2 gegenüber der Wirkmedienumgebung, welche durch die Dichtungen D2, D3 erfolgt ist, wird in den durch den Hohlkörper K1 und den Rezipienten Re begrenzten Raum durch Zufuhr eines Druckmediums, welche durch die Bohrung DZ erfolgt, die Außenfläche des Hohlkörpers K1 mit Druck beaufschlagt, wodurch sich dieser an die Außenkontur des Körpers K2 und an die Außenkontur der oberen und unteren Aufnahme OA, UA anlegt, womit die beiden Körper K1, K2 formschlüssig miteinander verbunden werden (Fig. 2). Die durch den Umformvorgang verdrängte Luft wird durch die Bohrungen E1, E2 an die Umgebung abgegeben, wobei die Bohrung E1 verschließbar ausgeführt ist.
Zum Verbinden eines massivem Körpers K1 mit einem Blech K2, wie in Fig. 3 dargestellt, werden diese aufeinander positioniert, wobei der massive Körper K1 eine auszuformende Hinterschneidung aufweist. Die Druckbeaufschlagung erfolgt mittels einer Druckkammer DK, welche eine Bohrung zur Druckzufuhr DZ sowie zur Entlüftung E1 aufweist. Die Abdichtung System gegenüber der Umgebung erfolgt mittels der Dichtung D in Kombination mit einer senkrecht zur äußeren Oberfläche des Körpers K1 wirkenden Kraftkomponente. Durch die Druckeinwirkung wird das Blech in den massiven Körper K1 hineingeformt, womit die Hinterschneidung ausgeformt und die beiden Körper K1, K2 formschlüssig miteinander verbunden werden (Fig. 4). Die durch den Umformvorgang verdrängte Luft wird durch die Bohrungen E1, E2 an die Umgebung abgegeben, wobei die Bohrung E1 verschließbar ausgeführt ist. Um zwei Bleche K1, K2 zu verbinden, wie in Fig. 5 dargestellt werden diese aufeinander positioniert, wobei das Blech K1, eine Bohrung oder Nut aufweisen kann, wodurch das Blech K2 durch das Blech K1 hindurch geformt werden kann (Fig. 6). Die auszuformende Hinterschneidung, durch welche der Formschluss zwischen den beiden Blechen hergestellt wird, ist Teil einer zweigeteilten Matrize M1, M2 welche nicht Bestandteil der herzustellenden Verbindung ist. Weist das Blech K1 weder eine Bohrung noch eine Nut auf, so werden beiden Bleche in die Matrizenteile M1, M2 hineingeformt, wodurch die Hinterschneidung ausgeformt wird und die Bleche formschlüssig miteinander verbunden werden. Erfolgt die Druckaufschlagung mittels einer Membran M (Fig. 7), so begrenzt diese den Druckraum und passt sich in ihrer Form an die Außenkontur der zu verbinden Körper an, wie exemplarisch in Fig. 8 für ein Blech und einen massiven Körper dargestellt, wobei die zur Verbindungsbildung notwendigen Charakteristika denen der direkten Druckbeaufschlagung entsprechen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen zwei Körpern dadurch gekennzeichnet, dass die Körper formschlüssig miteinander verbunden werden durch
direkte
oder
indirekte
Druckeinwirkung eines flüssigen, gasförmigen oder viskoplastischen Druckmediums auf die Außenfläche mindestens eines Körpers.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbildung unter Druckeinwirkung, durch das Anlegen eines der zu verbindenden Körper an die Kontur eines weiteren Körpers erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbildung durch die Ausformung von mind. Einer Hinterschneidung mittels Druckeinwirkung erfolgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass die auszuformende Hinterschneidung sich in einem der zu verbindenden Körper befindet.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die auszuformende Hinterschneidung sich in einem Körper befindet, welcher nicht Bestandteil der Verbindung ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass einer der zu verbinden Körper durch den anderen Körper hindurch geformt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass beide Körper zur Verbindungsbildung in ein verbindungsbildendes Element hineingerformt werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinwirkung über eine Membran erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Membran elastisch ausgebildet ist.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbinden Körper als Bleche ausgeführt sind.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbinden Körper als Hohlkörper ausgeführt sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper ein Rohr ist.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass einer der zu verbinden Körper in Blech ist.