DE1752343A1

DE1752343A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer festen Verbindung von miteinander zu verklebenden Metallteilen

Info

Publication number: DE1752343A1
Application number: DE19681752343
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Ditges
Original assignee: Grillo Werke AG
Current assignee: Grillo Werke AG
Priority date: 1968-05-11
Filing date: 1968-05-11
Publication date: 1971-05-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer festen Verbindung von miteinander zu verklebenden Metallteilen. Die Erfindung bezieht sich. auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung-einer festen Verbindung von miteinander mu verklebenden. metallischen Teilen bei gleichzeitiger Ausrichtung dieser zueinander. Beim Verbinden metallischer Teile durch Kleben setzt die volle Klebefestigkeit meist erst nach einer Aushärtezeit des Klebers ein. Während dieser Zeit müssen die Klebestellen gegeneinander fixiert bleiben und unter Anpreßdruck stehen. Je nach Art des zur Anwendung kommenden Klebers können sehr schwache Kräfte ausreichen oder sehr hohe Anpreßkräfte benötigt werden.

Eine Aushärtung des Klebers kann schon unter dem Gewicht des oben liegenden Netallteils ausreichend sein. Hierbei kann die Unverrüekbarkeit der zu verklebenden Teile gegeneinander durch Verstiften oder Ineinandergreifen etwaiger Konturteile gesichert werden. Wenn höhere Kräfte benötigt werden, können die Teile durch Schraub- oder Hebelzwingen oder durch spezielle Vorrichtungen oder Sondermaschinen gegeneinander gedrückt werden. Der Fertigungskostenanteil, der auf die Werkzeug-

inenepxuebmhue zurückzuführen iat, kann insbesondere bei

längeren Atnrteseitert: erhebliche letr#grr erreichen. FM

kann auch erforderlich eeinp die durch Kleben auseaesensufü..-

genden Metallteile zusätzlich zurr Klebunoch durch $ahrauber

oder Nietes zu verbinden. Die konetrukven Naehteila der.

hierbei erforderlichen DxrchgEC.aköober, die Konten für

Schrauben oder Nieten., der hutwund sur Schließung der

Verbindung beeinträchtigen die Wfrtechaftliohleit für die

mittels einer Klebverbindung hergestellten Neteellteile,

inebseondere vom es um die Kaaseertigung geht.

Aufgabe der Erfindung ist die

eines lauelenentee,

welchen Solle 4ego»ier aneriehtet, den von außen. kurs-

seitig aufgebrachten Klebeaupreßdruet in der Klebefläche ohne

Imnspxuob»be äerer ßpaonelesrente aufrecht erhält und

hinsichtlich seiner .Art und Anwendung dien hkonomi achen wies

technologisch** lediun#ps der laeseenfertigung gleicher-

maßen befriedigt. Die Erfindung zeichnet eich durch die An-.

wendmg voat Vsrbtniunsel«eutt dadurch aus, daß die fez%-

bindunauel«egte von den Metallteilen allsaitig unachlooaen

worden und von den Netallteil« Teei der K.ebeproGsuaucial

so stark belastet en,, daß sie axial stauchen, aieh

radial in d« Werkstoff der Motclltelle himeIndrücken und so

die hetallteila terruehl"eig miteinander verbinden.

Auf diese Weise wird erreiehtf daß beirr gueaettenpregeen der

sitoirxender reu verklebenden

diese durch Icrttrr-

sung der Verbirdel«eute uttelbas miteinder ver-

ankert !rnerdes. Durch diese gerbindungseleaeute werden die

Metalltolle nicht nu surrrixl'er fixiert gehaltene, sondern

es wird der ausgeübtre Ahp»63druek aofraohterbsltea, und zwar

nicht nur während der reeetweudiAnshteseit des Klebers,

satdern auch noch nachher. Km benötigt wrend der Aue-

hürtwng der nabung keine speziellen Vorrichtungen oder

werkseuge. gas braucht keinen über die kursaeitiße Anpre seung

der llebsflächen hinauogehe« Lrbeitegu%p etwa mm ?eat#

sieben von ßelmuben oder zur XLs tu>d. Mm bmueht keinen

benoaderea Aröeiteu» lrrertsieheen vorn hrrubea oder zur

Durchführung einer Nietung vorzunehmen" Zugleich mit dem Zusammenpressen der Metallteile erzielt man die Verankerung dieser unter bleibendem Anpreßdruck lediglich durch das Stauchen der Verbindungselemente und erhält dadurch eine formschlüssige Verbindung. Hierbei ergibt sich noch der weitere Vorzug, daß die Verbindungselemente nach der Zusammensetzung der. Metallteile an :der .äußeren Kontur nicht sichtbar sind.

Als Verbindungselemente sind vorteilhaft Stifte, Bolzen oder Hülsen vorgesehen, die, in Sacklöcher eingesetzt, sieh auf Grund geeigneter Werkstoff -igenschaft oder infolge geeigneter konstruktiver Gestalt bevorzugt an den Enden radial aufweiten, wenn sie einer axialen Belastung ausgesetzt werden, Als geeignete Werkstoffeigenschaft ist eine durch Wärmebehandlung an den Enden des-Verbindungselementes herabgesetzte Fließgrenze anzusehRene .Als geeignete konstruktive Anordnung zur bevorzugten radialen Aufweitung an den Enden infolge axialer Belastung ist eine Hülse mit stirnseitig eintauchendem keilförmigen Element anzusehen, Der herbeizuführenden axialen Verkürzung des Verbindungselementes entsprechend muß das Sackloch kürzer als das noch nicht verformte Verbindungselement sein. Bei der Verklebung wird ein Verbindungselement in- ein Sackloch eingeführt und die beiden zu verbindenden Metallteile kurzzeitig mit ausreichender Kraft so gegeneinander gedrückt, daß sich die Enden des Verbindungselementes aufweiten, sich in das umgebende Gefüge des Metallteiles drücken und so eine formschlüssige Verbindung herstellen. Der in der Stauchzone entstehende Druckspannungszustand fördert das Fließen der Werkstoffe in radialer Richtung.
Der Stauchstift kann ein selbs-@@_' @@, ¢# Stift sein, der in je ein Sackloch der zu verklebenden Metallteile eingreift. Er kann aber auch Bestandteil des einen Teils der durch Klebung zu verbindenden Teile sein.

Gemäß einer weiteregnAusführungsform kann man als

Stauchstift auch ein Hohlstift verwenden, der mit seinem Ende mit einem Element zusaumenwirkt, das ein sich verjüngendes Teilstück.- aufweist und mit diesem in den hineinragt. Das betreffende Element besteht aus festerem Werkstoff als der Hohlstift. Hierbei ist die Tiefe des oder der Sacklöcher kleiner als die Länge des Hohlstiftes zusätzlich des daran gelagerten Elementes oder der Elemente. Vorteilhaft iu;t das Element als Kugel ausgebildet. Es kann aber auch eine Scheibe sein, deren dem Hohlstift zuzukehrendes Teilstück gerundet bzwo keilförmig ausgebildet ist.
Die Erfindung wird an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele nachstehend erläutert. Fig. 1 zeigt die durch Kleben zu verbindenden Metallteile und Fig. 2 den ätauchstift für die fort:ischlü ssige Verbindung.
Fig. 3 und ¢ stellen die zusammenzufügenden und durch den Stift zueinander ausgerichteten Teile vor und nach der Verbindung dar.
Fig. 5 und 6 veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ausbildung des Stauchstiftes und die vorzunehmende Verbindung.
Fig. 7, 9 und 1o stellen eine weitere Verbindungsart für die zu verklebenden Teile mittels eines in anderer Weise aufgebauten Stauchstiftes nach Fig. 8 dar. Fig. 11 und 12 veranschaulichen im größeren Maßstab eine andere Ausbildung des Stauchstiftes nach:Fig. 8 im Ausschnitt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 weist der Stauchstift 1 zylindrische Gestalt auf und besteht aus einem Werkstoff mit ähnlichen Festigkeitswerten wie der Werkstoff der zusazmnenzufügenden PIetallteile. Zur Verbindung von beispielsweise Aluminium-Druckgußteilen wird ein Stift aus gezogenem Aluminium vorgeschlagen. Dieser gezogene Stift hat aufgrund deiner Kaltverfestigung eine höhere Festigkeit als das Aluminiumgefüge des Druckgußteiles. Der Stift ist an beiden Enden z.B. mittels einer induktiven Erwärmung ausgeglüht, d. h. normalisiert und in einer begrenzten Zone 7 somit weicher oder bestenfalls gleich fest wie das Gefüge des Druckgußteles. Die Metallteile 2 und 3 weisen zur Aufnahme des Stiftes 1 je ein Sackloch 4

und 5 auf: Beide S Ckl Ch 4 und 5 liegen deckungs-

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gleich und spiegel&ixelt4 zueinander. Der zur Anwendung

gelangende Stift ist länger als die gemeinsame Länge der beiden Sacklöcher 4 und 5; Zur Herstellung der Klebverbindung wird der Stift 1 in die beiden Sacklöcher 4 und 5 eingeführt, wobei an den zu verbindenden Flächen der Metallteile 2 und 3 eine Klebeschicht 8 aufgetragen ist: Danach: werden die beiden Metallteile 2 und 3 kurzzeitig und mit ausreichender Kraft so gegeneinander gedrückt, dass die weicheren Enden 7 des Stiftes 1 gestaucht werden: Mittels der Stouchkräfte drückt sich der Werkstoff der Stiftenden in das umgebende Gefüge der Metallteile 2 und 3. Infolge der durch die Pressung gestauchten Stiftenden 7a ergibt sich eine formschlüssige Verankerung der miteinander verklebten Metallteile 2 und 3.
Bei der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 bietet sich speziell bei Druckgußteilen die Möglichkeit, den zu verklebenden Metallteilen 2 und 3 einerseits einen Stift 1a und andererseits ein Uaekloch 4a mit anzugießen. Hierbei kann der Stift 1a schwach konisch verlaufen. Der angegossene Stiftteil 1a ist etwas länger gehalten als die des entsprechenden Sackloches 4a. Das freie Ende 7 des Stiftes 1a ist weich geglüht. Bei Zusammenpressen der Metallteile 2 und 3 bei dazwischenliegender Klebeschicht 8 verankert sich das gestauchte Stiftende 7a in dem Metallteil 2.
Bei der Ausführungsform der Fig.,7 bis 12 wird anstelle eines Massiven zylindrischen Stiftes ein Rohrstück 9 verwendet, das in deckungsgleiche Sacklöcher 4 und 5 der Metallteile 2 und 3 eingesetzt wird. Die Stauchung der Enden des Rohrstückes läßt sich z.B. durch Stahlkugeln 1o erreichen, die zwischen demOSacklochboden und der Rohrstirnseite angeordnet werden. Unter der angegebenen Voraussetzung, dass der Werkstoff des Rohres 9 fester ist als der Werkstoff der Metallteile 2 und 3 und der Werkstoff der Kugeln 1o fester ist als der Werkstoff des Rohres 9, und dass der Kugeldurchmesser kleiner als der Rohraußendurchmesser aber größer als der Rohrinnendurchmesser ist, findet bei Durchführung der Pressung bei Verbinden der Metallteile eine Aufweitung der Rohrenden statt. Das Rohr 9 wird sich an den Enden auf die Kugeln 1o schieben, sich dabei aufweiten und sich in den Werkstoff des Metallteils 2 bzw. 3 hineindrücken. Dadurch ergibt.sich eine VerklammeTung der Metallteile 2 und 3 in formschlüssiger Art gemäß der Fig. 1o.
Statt der Kugeln 1o können auch scheibenförmige Elemente 11 Verwendung finden. Die Kontur der scheibenförmigen :Elemente ist so ausgebildet., dass sie unter axialem Druck den Rohrmantel aufwehen können und sich im Bereich der Konturberührung mit dem Sackloch der Kontur des Sackloches anpassen. Der besondere Vorteil dieser Ausführung liegt in der zusätzlichen Verdrehsiaherheit der Pletallteile gegeneinander. In der Fig. 11, ist ein Rohr 9 mit dem scheibenförmigen Element 11 vor der Pressung und in der Fig. 12 dieselbe Anordnung nach dem Einpressen dargestellt. Der obere Teil des Rohrstückes 9 ist nicht wie bei einer Kugel exentrisch und symmetrisch vergrößert, sondern oval verzerrt ausgeweitet. Dadurch ergibt sich eine Sicherung gegen Verdrehung der Metallteile zueinander.

Claims

A n s p r ü c h e 14 Verfahren zur Herstellung einer festen Verbindung von miteinander zu verklebenden metallischen Teilen bei gleichzeitiger Ausrichtung dieser zueinander, bei dem die Teile mittels Verbindungselemente wie Bolzen, Stifte ododgl, zusammengehalten werden, Üudurch gekerLizeichnet, daß die Verbindungselemente von den Metall-teilen allseitig Urnschlossen werden und von ixen Hetallteilen bei der lre ssung axial so stark belastet werden, daß sie axial s-tl_,.uclien, <3icl; radial in. (-.,en t,ierkstofi; der Dletallteile hineindrücken und so die Metallteile formschlüssig mitein@nd er verbinden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des V;: rfa.hiren nach Anspruch @, bei der Stifte bzw.
Bolzen zwischen den zu verbindenden Teilen eingesetzt sind, dadurch z-#,ekenrlzc:ichnet, da13 die Stifte (1 ,1a, 9) als Staüchs-".ifte mit einem Schaft größerer Festigkeit und Endteilen (7) geringerer Festigkeit als der Werkstoff der letallteile in mindestens einem Se.ckloch (4,5) vorgesehen sind, dessen Tiefe kürzer als die Stiftlänge bei zusammengepreßten Metallteilen (2,3) i.sta 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekexnzzeichnet, daß der Stauchstift (1a) Bestandteil des einen Metallteils (3) der durch Klebung zu verbindenden Teile (2,3) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauchstift ein Hohlstift (9) ist g der mit seinem #jinde mit einem.ein verjüngendes Teilstück aufweisenden und mit diesem in den Hohlstift (9) teilweise hineinragenden Druckelement (10) aus festerem Werkstoff' als der Hohlstift bei Zusammenpressen der Metallteile (293) zusamaenwirkt, wobei die Tiefe des oder der Sacklöcher (4,5) kleiner als die hänge des Hohlstiftes (9) zusätzlich des daran gelagerten Druckelementes (1o) ist.
5. Vorrichtung , nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement eine Kugel (1o) ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und ¢, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement ein scheibenförmiges Teil (11) ist, dessen däm Hohlstift (9) zuzukehrendes Teilstück gerundet bzt-,J. keilförmig ausgebildet ist: