DE1204462B

DE1204462B - Formation of a force-transmitting adhesive connection of plate-shaped components such. B. sheets

Info

Publication number: DE1204462B
Application number: DEH33827A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Hertel
Original assignee: HEINRICH HERTEL DR ING
Current assignee: HEINRICH HERTEL DR ING
Priority date: 1958-07-18
Filing date: 1958-07-18
Publication date: 1965-11-04

Description

Ausbildung einer Kräfte übertragenden Klebeverbindung von plattenförmigen Bauteilen, z. B. Blechen Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Klebeverbindung von plattenförmigen in Richtung der Plattenebene auf Zug und/oder Druck belastbaren sich mit den Rändern überlappenden oder stumpf aneinanderstoßenden und mit einer Lasche mindestens einseitig überdeckten flachen Bauteilen, z. B. Blechen, wobei diese Teile an ihren zu verbindenden Enden bzw. an ihren Rändern zugeschärft sind.Formation of a force-transmitting adhesive connection of plate-shaped Components, e.g. B. Sheets The invention relates to the formation of an adhesive connection from plate-shaped in the direction of the plate plane on tension and / or pressure resilient with the edges overlapping or butted together and with a Flap at least on one side covered flat components, z. B. sheets, wherein these parts are sharpened at their ends to be connected or at their edges.

Es ist bekannt, daß z. B. harte Leichtmetallbleche ein Elastizitätsmodul von etwa 7200 kg/em2 aufweisen, während für die meist verwendete Klebemasse, z. B. bei einem große Klebkraft aufweisenden Kunststoffkleber, der Schubmodul mit 100 kg/mm2 angegeben wird. Diese Differenz ist sehr groß und führt dazu, daß aus Gründen der Sicherheit bei hochbelasteten Blechen verhältnismäßig breite überlappungen ausgeführt werden, was aber z. B. im Flugzeugbau wegen der Gewichtsvermehrung und auch aus Raumgründen nicht immer tragbar ist. Man will auch nicht gern auf die bequeme und an sich durchaus haltbare Klebeverbindung verzichten, weil z. B. Nietlochreihen einen erhöhten Arbeitsaufwand und eine Querschnittsveränderung im Bereich der Naht bedingen.It is known that e.g. B. hard light metal sheets have a modulus of elasticity of about 7200 kg / em2, while for the most commonly used adhesive, e.g. B. with a high adhesive strength plastic adhesive, the shear module with 100 kg / mm2 is specified. This difference is very large and leads to that for reasons Relatively wide overlaps are carried out for safety in the case of highly stressed metal sheets become, but what z. B. in aircraft construction because of the increase in weight and also from Space reasons are not always acceptable. You don't want to go to the comfortable and do without adhesive bond that is quite durable in itself, because z. B. rows of rivet holes an increased workload and a change in cross-section in the area of the seam condition.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine überlappungsklebenaht oder eine unter Verwendung von aufgeklebten Laschen bei stumpfgestoßenen Blechen hergestellte Klebenaht so auszugestalten, daß unter Verwendung eines an sich bekannten relativ weichen, d. h. bei fert_--er Klebung elastisch nachgiebigen Klebers, die trotzdem in der Klebnaht immer vorhandenen Spannungsspitzen verschwinden.The invention is therefore based on the object of providing an overlap adhesive seam or one using glued-on tabs in the case of butt-butted sheets designed glued seam so that using a known per se relatively soft, d. H. in the case of finished gluing elastic, yielding adhesive, the Nevertheless, the stress peaks that are always present in the adhesive seam disappear.

Es ist nun bereits bekannt, die Enden von Kunststoffrohren, die ineinandergeschoben und miteinander fest verklebt werden sollen, an den Rändern, und zwar bei dem Rohr größeren Enddurchmessers an der Inn,nseite, also ar, der dem Klebstoff zugekehrten Seite, anzuschärfen, wobei sich im Bereich diese: Zuschärfurg eine Verdickung der Klebstoffschicht ergibt. Diese Zuschärfung dient aber nur der leichten Einführung des anderen Rohrendes. Die fertig verbundenen Rohre haben in Richtung ihrer Längserstreckung keine Kräfte zu übertragen. Die erwähnte Erfindungsaufgabe tritt also bei dieser Ausführung nicht auf.It is now already known the ends of plastic pipes that are nested and are to be firmly glued together, at the edges, namely at the pipe larger final diameter on the inner side, i.e. ar, the one facing the adhesive Side, to be sharpened, being in the area this: zuschärfurg a thickening of the Adhesive layer results. However, this sharpening serves only as an easy introduction the other end of the pipe. The finished connected pipes have in the direction of their longitudinal extension no forces to transfer. The inventive task mentioned occurs with this one Execution not on.

Es ist auch bereits bekannt, ein dem Bewegungsausgleich dienendes Zwischenglied aus elastisch nachgiebigem Werkstoff zwischen zwei Körpern mit sehr unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zu verwenden und dann diese Körper in bekannter Weise miteinander zu verkleben.It is also already known, one that serves to compensate for movement Intermediate link made of elastically flexible material between two bodies with very different expansion coefficients and then these bodies in to glue together in a known manner.

Bei tragenden insbesondere auf Zug und Druck hochbelastbaren Verbindungen ist solche Ausführung aber wegen mangelnder Sicherheit nicht anwendbar.In the case of load-bearing connections that are particularly heavy-duty in tension and compression However, such a design cannot be used due to a lack of security.

Es ist auch nicht mehr neu, zu verbindende Bleche an ihren einander zugekehrten Enden anzuschärfen und dann in der Anschärfzone miteinander zu verkleben. Diese bekannte Anschärfung dient aber nur dem Zweck, die Klebefläche etwas zu vergrößern. Die angeschärften Flächen beider Bleche laufen parallel zueinander. Eine Beseitigung der Spannungsspitzen innerhalb der Klebenaht ist mit diesen Ml stein nicht erreichbar.It is also no longer new to connect metal sheets to one another to be sharpened facing ends and then glued together in the sharpening zone. This known sharpening only serves the purpose of enlarging the adhesive surface somewhat. The sharpened surfaces of both sheets run parallel to each other. An elimination the tension peaks within the glue seam cannot be reached with this millstone.

Die Erfindung zeigt demgegenüber einen Weg, wie man mit ganz einfachen Mitteln in der Lage ist, die Spannungsspitzen bei überlappten und miteinander verklebten Blechen so vollständig abzubauen, daß die Werte mindestens um das Vierfache gegenüber bisher bekannten Verbindungen mittels erfindungsgemäß ausgeführter Fügeverbindungen verbessert werden. Praktisch bedeutet dies, daß überhaupt keine Spannungsspitzen mehr vorhanden sind.In contrast, the invention shows a way of using very simple Means is able to reduce the stress peaks when overlapped and glued together Dismantle metal sheets so completely that the values are at least four times that of the opposite hitherto known connections by means of joining connections designed according to the invention be improved. In practice this means that there are no voltage peaks at all more are available.

Erfindungsgemäß befindet sich die Zuschärfung an den zu fügenden Bauteilen auf der Fugeseite, d. h. an den einander zugekehrten mit dem Fugegut (Klebemasse) bedeckten Flächen, so daß in den Randzonen der Naht bzw. an den in Richtung d.-s Kräfteflusses quer zur Naht liegenden Enden eine der Zuschärfung entsprechende Verdickung des Fügegutes eintritt, wobei also die einander zugekehrten Klebeflächen nicht parallel zueinander verlaufen. Es handelt sich also um die Erkenntnis, daß man durch entsprechenden Dickenverlauf der Klebstoffschicht eine gleichmäßige Spannungsverteilung erzielen kann. Beispielsweise im Flugzeugbau bei hochbeanspruchten Blechen, die kraftschlüssig miteinander verklebt sind, ist das sehr wichtig, weil zuweilen unkontrollierbare zusätzliche Beanspruchungen auftreten, die dann, wenn sie sich mit den Spannungsspitzen addieren, zum Bruch der Naht oder des Bleches führen können.According to the invention, the bevel is located on the components to be joined on the joint side, d. H. on the facing with the joint material (adhesive) covered areas, so that in the edge zones of the seam or in the direction d.-s For the flow of forces at right angles to the seam, a thickening corresponding to the sharpening of the material to be joined occurs, so the mutually facing adhesive surfaces are not parallel run towards each other. It is therefore a question of the knowledge that one is through appropriate Achieve an even distribution of tension in the thickness of the adhesive layer can. For example, in aircraft construction with highly stressed metal sheets that are force-locked are glued together, this is very important because they are sometimes uncontrollable additional stresses occur when dealing with the voltage peaks add, can lead to breakage of the seam or the sheet metal.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei Fügestoffen, die nur einen relativ dünnen Schichtauftrag gestatten, mehrere Schichten mit mindestens einer elastischen Zwischenschicht verwendet werden, wobei die Zwischenschicht in ihrem Dickenverlauf in Richtung des Kräfteflusses veränderliche Dicke aufweisen soll, also eine Art Profilierung besitzt. Die eingelegten Zwischenschichten können mit den Fügeschichten zu einem einheitlichen Fügekörper mit der erforderlichen Weichheit verschmelzen.In a further embodiment of the invention it is provided that in joining materials, which only allow a relatively thin layer application, several layers with at least an elastic intermediate layer can be used, the intermediate layer in their thickness profile in the direction of the flow of forces have variable thickness should, so has a kind of profiling. The inserted intermediate layers can with the joining layers to form a uniform joining body with the required softness merge.

Entschließt man sich, die zu verbindenden Teile mit den Rändern stumpf gegeneinanderzustoßen und dann die Trennfuge mit einer Lasche zu überdecken, dann muß im Sinne der Erfindung der Laschenkörper an seiner mit Fügestoff bedeckten Seite, d. h. also einseitig angeschärft werden. Unter Umständen ist es vorteihaft, im Bereich der stumpfgestoßenen Trennfuge den Laschenkörper etwas vorzuwölben, so daß außer an den Rändern der Lasche auch im Bereich der Trennfuge der verbundenen Bauteile eine Werkstoffanhäufung von Klebstoff, also eine Verdickung der Fügeschicht mit stufenlosem Verlauf der Dicke eintritt. Eine solche Veränderung der Dicke der Fügeschicht kann mittels eines entsprechend gebogenen Blechstreifens gleichbleibender Dicke oder auch mittels entsprechend geformter z. B. keilförmigen Querschnitt aufweisender weicher Zwischenlagen, die von dem Klebstoff durchtränkt werden und/oder durch zusätzliche Anschärfung der Ränder der miteinander verbundenen Bauteile im Bereich der Stoßfuge erreicht werden.If you decide to butt the parts to be connected with the edges butt against each other and then cover the parting line with a tab, then within the meaning of the invention, the flap body must be on its side covered with bonding material, d. H. thus be sharpened on one side. It may be beneficial in the area the butt-butted parting line to bulge the tab body slightly so that except at the edges of the flap also in the area of the parting line between the connected components an accumulation of adhesive material, i.e. a thickening of the bonding layer stepless progression of the thickness occurs. Such a change in the thickness of the bonding layer can by means of a correspondingly bent sheet metal strip of constant thickness or by means of appropriately shaped z. B. having a wedge-shaped cross-section soft intermediate layers, which are soaked by the adhesive and / or by additional Sharpening of the edges of the interconnected components in the area of the butt joint can be achieved.

Sind besondere Betriebsverhältnisse vorherrschend, z. B. wenn stoßweise und die Richtung wechselweise ändernde oder zonenweise unterschiedliche Belastungen auftreten, so kann es vorteilhaft sein, die Fügeschicht aus mehreren Schichten bestehen zu lassen, die in Richtung des Kräfteflusses und auch quer dazu unterschiedliche Elastizität aufweisen.Are special operating conditions prevailing, e.g. B. if intermittently and the direction alternately changing or zone-wise different loads occur, it can be advantageous for the bonding layer to consist of several layers to let the different in the direction of the flow of forces and also across it Have elasticity.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert.The invention is explained below with reference to the drawings.

A b b. 1 zeigt eine bekannte überlappte Fügenaht im Querschnitt, von der die Erfindung ausgeht; A b b. 2 zeigt in graphischer Darstellung den Spannungsverlauf im Bereich einer solchen Fügenaht; A b b. 3 zeigt ein Beispiel für eine einfache Laschenverbindung nach der Erfindung, bei der die Fügeschichtdicke durch Anschärfen der beiden überlappten Bleche gegeben ist. Die veränderliche Dicke der Fügeschicht ist in den Abbildungen nur schematisch und für die meisten Fälle überhöht dargestellt.A b b. 1 shows a known overlapped joint in cross section, from FIG which the invention proceeds; A b b. 2 shows the voltage curve in a graph in the area of such a joint; A b b. 3 shows an example of a simple one Tab connection according to the invention, in which the joint layer thickness is sharpened of the two overlapped sheets is given. The variable thickness of the bonding layer is only shown schematically in the figures and exaggerated in most cases.

A b b. 4 zeigt eine Variante zu A b b. 3 für einen gelaschten Blechstoß.A b b. 4 shows a variant of A b b. 3 for a lashed sheet metal joint.

A b b. 5 zeigt einen solchen Blechstoß, bei dem die zu fügenden Bleche nicht zugeschärft sind und die veränderliche Fügeschichtdicke durch die mit 9 bezeichnete Aufdickung oder metallische Zwischenlage der Decklasche 10 erzielt wird; A b b. 6 zeigt eine Ausführung der Decklasche 11 aus entsprechend gebogenem Blech; A b b. 7 zeigt eine Stoßlaschenverbindung mit veränderlicher Fügeschichtdicke. Die Dickenänderung ist in diesem Fall dadurch herbeigeführt, daß die Lasche 12 optimal in der Mitte gebogen und außen zugeschärft ist. Die Fügeschicht ist in diesem Fall in eine Zwischenschicht 13 von veränderlicher Dicke und zwei Haftschichten 14 und 15 unterteilt.A b b. 5 shows such a sheet metal joint in which the sheets to be joined are not sharpened and the variable joining layer thickness is achieved by the thickening denoted by 9 or the metallic intermediate layer of the cover flap 10 ; A b b. 6 shows an embodiment of the cover flap 11 made of correspondingly bent sheet metal; A b b. 7 shows a butt plate connection with a variable joining layer thickness. In this case, the change in thickness is brought about by the fact that the tab 12 is optimally bent in the middle and sharpened on the outside. In this case, the bonding layer is divided into an intermediate layer 13 of variable thickness and two adhesive layers 14 and 15.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Fügenaht 3 kann der richtige Abstandsverlauf zwischen den Fügeteilen 1, 2 und der Decklasche 10, 11, 12 trotz der notwendigen Anpressung gesichert werden. Dazu sind folgende Möglichkeiten beispielsweise vorgesehen: Keilförmige Glasfaser-»Kissen«, die beim Fügen mit Kleber in der gesamten Dicke durchtränkt werden; Keile 13 aus einem Werkstoff, die etwa den gleichen G-Modul wie das Fügemittel haben, werden mit dünner Kleberschicht 14, 15 zwischengeklebt, entweder durch vorherige Fertigung einer kombinierten Lasche oder durch gleichzeitiges Fügen des Keiles gegen Lasche und zu fügende Teile; Keile aus Schichtplatten, in denen Schichtungen aus Kleber und Metallfolien verpreßt sind, werden zwischengeklebt; Keile aus Schichtplatten mit Schichtungen aus Glasgewebe und Kunstharz werden zwischengeklebt.In the embodiment of the joint 3 according to the invention, the correct one can Distance between the parts to be joined 1, 2 and the cover flap 10, 11, 12 despite the necessary contact pressure must be secured. The following possibilities are for example provided: Wedge-shaped fiberglass "pillows" that glue throughout the when joining Thick soaked; Wedges 13 made of a material that has approximately the same G-module as have the joining agent, are glued in between with a thin layer of adhesive 14, 15, either by manufacturing a combined flap beforehand or by manufacturing it at the same time Joining the wedge against the tab and parts to be joined; Wedges made of laminated panels, in which layers of adhesive and metal foils are pressed together are glued in between; Wedges made of layered panels with layers of glass fabric and synthetic resin are glued in between.

Die Keile können direkt als solche hergestellt oder aus Schichtplatten mit Parallelschichtung herausgeschnitten werden. Statt der Keile können auch keilförmige .Streifen in Laschenlängsrichtung als Distanzhalter eingesetzt werden.The wedges can be made directly as such or from laminated panels be cut out with parallel layering. Instead of wedges, wedge-shaped ones can also be used .Strips in the longitudinal direction of the tab are used as spacers.

In der Figurenbeschreibung ist nur der einfache Fall der Fügung dargestellt, in dem die Kräfteübertragung in einer bevorzugten Richtung erfolgt; eine sinngemäße .Steifigkeitsverteilung über die Fügeffäche mit Veränderlichkeit in den Längs- und Querrichtungen wird angewendet, wenn die Kräfte in verschiedenen Richtungen wirken.In the description of the figures, only the simple case of joining is shown, in which the force is transmitted in a preferred direction; an analogous one .Striffness distribution over the joining surface with variability in the longitudinal and Transverse directions are used when the forces act in different directions.

Die Anwendung der Erfindung soll nicht auf die Klebung im engeren Sinne beschränkt bleiben, für die sie zunächst erdacht wurde, sondern ist auch für ähnliche Fügungen wie z. B. Löten gedacht, bei denen in ähnlicher Weise zwischen den Fügeteilen eine elastische Zwischenschicht wirksam ist oder gemacht werden kann.The application of the invention is not intended to apply specifically to adhesive bonding Remaining limited to the senses for which it was initially conceived, but is also for similar additions such as B. Soldering thought where in a similar manner between an elastic intermediate layer is effective or can be made for the parts to be joined.

Claims

Claims: 1. Formation of an adhesive connection of plate-shaped in the direction of the plate plane on train and / or pressure resilient with the edges overlapping or butted and butted with a tab at least on one side covered flat components, z. B. metal sheets, these parts being sharpened at their ends to be connected or at their edges, characterized in that the sharpening on the components to be joined (1, 2) or the tabs (10, 12) covering them on the joining side, that is, on the facing surfaces covered with the material to be joined (3) (adhesive), or the components are designed in such a way that a thickening of the material to be joined occurs in the edge zones or at the ends of the joining layer in the direction of the force flow .

2. A compound according to claim 1, characterized in that the joint seam in the area flat inserts (9, 13) profiled by the joining material, preferably those made of elastically flexible and / or impregnable material with a wedge-shaped cross-section contains.

3. A compound according to claim 1 and 2, characterized in that the joining material consists of several layers of preferably different degrees of softness. 4. Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the profiled intermediate layers (9) or inserts consist of rigid or semi-rigid bodies which are firmly connected to one of the components to be connected (10). 5. A compound according to .einem of claims 1 to 4, characterized in that the profiled tab consists of a correspondingly bent sheet metal (11) of constant thickness instead of a sharpening. 6. A connection according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the profiled inserts, preferably wedge-shaped in cross-section, extend optionally over all or only part of the joining surface in the direction of the flow of forces. Documents considered: Swiss Patent No. 261177; "Die Technik" magazine, 1957, H.

4, p. 297ff .; Journal "Die Konstruktions", 1956, no. 7, p. 280.