DE19727236A1

DE19727236A1 - Verfahren zur Herstellung eines mit einer Kunststoffummantelung versehenen Metallteils

Info

Publication number: DE19727236A1
Application number: DE19727236A
Authority: DE
Inventors: Fritz Mueller
Original assignee: Gebr Mueller Apparatebau GmbH and Co KG
Current assignee: Gebr Mueller Apparatebau GmbH and Co KG
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1999-01-07

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines mit einer Kunststoffummantelung versehenen Metallteils, insbesondere einer Metallscheibe mit Kunststoffummantelung als Klappenscheibe eines Klappenventils.

Allgemein befaßt sich somit die Erfindung mit der Herstellung von Teilen aus Kunststoff und Metall. Bisher wurde bei der Herstellung eines solchen mit einer Kunststoffummantelung versehenen Metallteils derart vorgegangen, daß ein vorgefer tigtes Metallteil mit Kunststoff voll umfänglich umspritzt worden ist. Bei diesem Umspritzen bildet das vorgefertigte Metallteil ein Kernteil oder Kernstück, um welches die Kunst stoffummantelung gespritzt wird. Es hat sich nun gezeigt, daß bei einer solchen Herstellung sich Schwierigkeiten aufgrund des unterschiedlichen Schrumpfverhaltens von dem Metallteil als Kernstück und der Kunststoffummantelung insbesondere beim Abkühlen nach der Ausführung des Umspritzungsvorganges erge ben. Hierbei können in der Kunststoffummantelung aufgrund dieses unterschiedlichen Schrumpfverhaltens hohe Spannungen auftreten, welche im Extremfall dazu führen können, daß die Kunststoffummantelung reißt. Auch bereitet das Spritzen von größer bemessenen Teilen hierbei Schwierigkeiten.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten ein Verfahren zur Herstel lung eines mit einer Kunststoffummantelung versehenen Metall teils bereitzustellen, bei dem sich die vorstehend genannten Schwierigkeiten ausräumen lassen und welches die Herstellung eines kunststoffummantelten Metallteils gestattet, bei dem die Kunststoffummantelung sicher und zuverlässig hält und dennoch eine vollumfängliche Kunststoffummantelung vorhanden ist.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Kunststoffummantelung versehenen Metallteils, insbesondere einer Metallscheibe mit Kunststoffummantelung als Klappenscheibe eines Klappenventils bereitgestellt, welches sich durch folgende Schritte auszeichnet:

a) die Kunststoffummantelung wird gesondert in Form von wenigstens zwei Kunststoffhüllenteilen als Hohlteil gespritzt,
b) das vorgefertigte Metallteil wird in die wenigstens zwei hohlgespritzten Kunststoffhüllenteile eingelegt, und
c) die Kunststoffhüllenteile werden an ihren Stoßstel len zur Bildung der vollumfänglichen Ummantelung des Metall teils stoffschlüssig verbunden.

Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren werden somit wenigstens zwei Kunststoffhüllenteile mittels Hohlspritzen gesondert hergestellt, welche beim fertiggestellten Gegenstand wenigstens großteils die Kunststoffummantelung bilden. Nach der Fertigstellung dieser Kunststoffhüllenteile wird das vor gefertigte Metallteil in die Kunststoffhüllenteile eingelegt, und zwar so, daß die Kunststoffhüllenteile unter Umgreifung des Metallteils mit ihren Stoßstellen aufeinander zugewandt sind. Zur Herstellung der vollumfänglichen Kunststoffumhüllung werden dann die Kunststoffhüllenteile an ihren zugewandten Stoßstellen mittels einer Stoffschlußverbindung verbunden. Durch dieses Herstellungsverfahren werden die gesondert herge stellten Kunststoffhüllenteile und das vorgefertigte Metall teil in der vorbestimmten Lage in einem solchen Zustand inein ander gelegt, daß die unterschiedlichen Schrumpfungsverhalten von Kunststoff und Metall keine Schwierigkeiten bereiten, da die Kunststoffhüllenteile beim Zusammenfügen bereits wieder auf Umgebungstemperatur abgekühlt worden sind, ohne daß das Metallteil eingelegt war. Daher lassen sich die bisherigen Schwierigkeiten aufgrund des unterschiedlichen Schrumpfungs verhaltens von Metall und Kunststoff beim Umspritzen zuverläs sig ausschalten und umgehen, da das Metallteil und die Kunst stoffhüllenteile in voneinander unabhängigen und gesonderten Schritten hergestellt werden. Um das unterschiedliche Schrump fungsverhalten auszugleichen werden dann nach dem erfindungs gemäßen Verfahren die Kunststoffhüllenteile an ihren Stoßstel len stoffschlüssig verbunden, so daß die Kunststoffummantelung voll umfänglich das vorgefertigte Metallteil umschließt. Die Hüllenteile lassen sich darüber hinaus einfach und kostengün stig herstellen.

Als herstellungstechnisch besonders günstig und zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn man die Kunststoffhüllenteile zur stoffschlüssigen Verbindung an ihren Stoßstellen verschweißt. Ein solcher Verschweißungsvorgang läßt sich einfach und schnell nach Einlegen des vorgefertigten Metallteils in die Kunststoffhüllenteile durchführen.

Insbesondere hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn man die die spätere Kunststoffummantelung bildende Kunststoffhülle etwa hälftig teilt, so daß man beim Hohlspritzen ein Kunst stoffoberteil und ein hierzu komplementäres Kunststoffunter teil erhält. Um auch gegebenenfalls Toleranzen bei dem vor gefertigten Metallteil ausgleichen zu können, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Kunststoffhüllenteile an ihren Stoß stellen mittels einer Schweißnaht zu verbinden. Die Schweiß naht kann vorzugsweise im Querschnitt eine V-förmige Gestalt haben, um den Vorschriften nach den DVS-Richtlinien zu genü gen. Wenn das vorgefertigte Metallteil einstückig angeformte Wellenenden hat, können diese gegebenenfalls durch die jeweili gen Kunststoffhüllenteile im voranstehenden Schnitt b) durch geführt werden, so daß man eine vollständige Ummantelung er hält. In Abhängigkeit vom Anwendungsfall brauchen die Wellen enden aber nicht durchgeführt zu werden.

Durch das Herstellungsverfahren nach der Erfindung lassen sich kunststoffummantelte Metallteile ohne die Gefahr des Reißens der Kunststoffummantelung zuverlässig und fertigungstechnisch günstig herstellen. In bevorzugter Weise wird das erfindungs gemäße Verfahren zur Herstellung von kunststoffummantelten Klappenscheiben für Klappenventile eingesetzt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Aus führungsfarm unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen perspektivischen, auseinandergezogenen Darstellung die einzelnen Herstellungs schritte des Verfahrens nach der Erfindung; und

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Teilschnittansicht ein mit einer Kunststoffummantelung versehenes Metallteil nach der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung an den Stoß stellen der Kunststoffhüllenteile.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, werden in einem ersten Her stellungsschritt Kunststoffhüllenteile 1, 2 mittels Hohlsprit zen ausgebildet, so daß man beim dargestellten Ausführungsbei spiel ein Kunststoffaberteil 3 und ein Kunststoffunterteil 4 erhält, welche sich jeweils etwa über die Hälfte des Umfangs eines vorgefertigten Metallteils 5 erstrecken.

In einem nächsten Schritt wird das vorgefertigte Metallteil 5 in die jeweils zuvor gesondert gefertigten, hohlgespritzen Kunststoffhüllenteile 1, 2, bzw. das Kunststoffaberteil 3 und das Kunststoffunterteil 4 eingelegt. Nach diesem Einlegen des vorgefertigen Metallteils 5 in die Kunststoffhüllenteile 1, 2 bleibt zwischen den einander zugewandten Stoßstellen der Kunststoffhüllenteile 1, 2 ein Zwischenraum 6 zurück.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird dann dieser Zwischenraum 6 mittels einer Stoffschlußverbindung 7 geschlossen. Diese Stoffschlußverbindung 7 ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsfarm durch Schweißen hergestellt, so daß sich eine Schweißnaht B am Bereich der Stoßkanten der Kunststoffhüllen teile 1, 2 bildet.

Durch diese Schweißnaht 8, welche nach DVS-Richtlinien reali siert ist und beispielsweise eine V-förmige Gestalt hat, wer den dann die gesondert mittels Hohlspritzen hergestellten Kunststoffhüllenteile 1, 2 derart miteinander verbunden, daß man eine vollumfängliche Ummantelung 9 des vorgefertigten Metallteils 5 erhält. Beim erfindungsgemäßen Verfahren dient das vorgefertigte Metallteil 5 als Einlegeteil und bildet das Kernstück des herzustellenden Gegenstandes. Die Kunststoff ummantelung 9 ist je nach geforderter chemischer Beständigkeit aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Das Metallteil 5 dient der Fertigkeit und als Kraftübertragungsteil im Be reich von nicht näher dargestellten Wellenanschlüssen.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstel lung einer Metallscheibe mit Kunststoffummantelung als Klap penscheibe für ein Klappenventil eingesetzt.

Durch die Trennung der Kunststoffummantelung 9 bei der Her stellung in wenigstens zwei Kunststoffhüllenteile 1, 2 und durch die gesonderte Herstellung derselben, lassen sich Schwierigkeiten hinsichtlich eines unterschiedlichen Schrump fungsverhaltens von Metall und Kunststoff bei der Anwendung der Umspritzungsmethode vermeiden. Insbesondere stellt das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sicher, daß eine solche Klappenscheibe mit Kunststoffummantelung für ein Klappenventil betriebszuverlässig eingesetzt werden kann, und nicht die Gefahr besteht, daß die Kunststoffummantelung aufgrund von hohen Eigenspannungen zu Rißbildung neigt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die voranste hend erläuterten Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modi fikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Insbesondere können auch mehr als zwei Kunststoffhüllenteile vorgefertigt werden, in welche dann ein mit einer Kunststoffummantelung zu versehendes Kernstück eingelegt wird, so daß die anschließende stoffschlüssige Verbindung dann an den jeweiligen Stoßstellen ausgeführt werden muß. Auch können ggf. die Kunststoffhüllen teile aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien mittels Hohlspritzen hergestellt werden. Als Materialien für die Her stellung der Kunststoffhüllenteile kommen beispielsweise pp, PVC, PFA, PVDF oder dergleichen in Betracht. Die beim erfin dungsgemäßen Verfahren erhaltene Kunststoffummantelung ist materialeinheitlich und die Materialwahl wird auf die ge wünschten Erfordernisse abgestimmt. Im Bereich der Kunst stoffummantelung sind gleiche Kunststoffmaterialien in diesem Bereich vorgesehen.

Bezugszeichenliste

1

Kunststoffhüllenteil

2

Kunststoffhüllenteil

3

Kunststoffoberteil

4

Kunststoffunterteil

5

vorgefertigtes Metallteil

6

Zwischenraum

7

Stoffschlußverbindung

8

Schweißnaht

9

Ummantelung insgesamt

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines mit einer Kunststoffum mantelung versehenen Metallteils, insbesondere einer Metallscheibe mit Kunststoffummantelung als Klappenschei be eines Klappenventils, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) die Kunststoffummantelung wird gesondert in Form von wenigstens zwei Kunststoffhüllenteilen als Hohl teil gespritzt,
b) das vorgefertigte Metallteil wird in die wenig stens zwei hohlgespritzten Kunststoffhüllenteile einge legt, und
c) die Kunststoffhüllenteile werden an ihren Stoß stellen zur Bildung der vollumfänglichen Ummantelung des Metallteils stoffschlüssig verbunden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhüllenteile zur stoffschlüssigen Verbindung an ihren Stoßstellen verschweißt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhüllenteile als ein Kunststoffoberteil und ein zur Bildung der vollständigen Ummantelung kom plementäres Kunststoffunterteil gespritzt werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhüllenteile an ihren Stoßstellen mittels einer Schweißnaht verbunden werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Metallteil mit Wellenenden die Wellenenden durch die Kunststoffhüllenteile im Schritt b) durchgeführt werden können.