DE19829354C1 - Unterlegscheibe sowie Bauteilverbindung mit einer Unterlegscheibe - Google Patents
Unterlegscheibe sowie Bauteilverbindung mit einer UnterlegscheibeInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe für eine Bauteilverbindung (10, 20, 30) zur Verbindung zweier Bauteile (1, 2) mit einem Verbindungselement (11, 21, 31), welches einen Schaft (12, 22, 32) und einen Kopf (13, 23, 33) aufweist, wobei die Unterlegscheibe (14a, 24a, 34) zur Verhinderung von Kontaktkorrosion aus einem nichtmetallischen und elektrisch isolierenden Werkstoff besteht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Unterlegscheibe (14a, 24a, 34) im wesentlichen aus faserverstärktem Glas oder faserverstärkter Glaskeramik besteht. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine derartige Bauteilverbindung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Unterlegscheibe aus faserverstärktem Glas bzw. faserverstärkter Glaskeramik.
Description
Die Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe für eine Bauteilver
bindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Bauteilverbin
dung zum Zusammenfügen zweier metallischer Bauteile gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 9 sowie ein Verfahren zum Herstellen
einer Unterlegscheibe, insbesondere zur Verwendung in einer der
artigen Bauteilverbindung.
Metallische Bauteile werden in der Praxis oft durch Bauteilver
bindungen zusammengefügt, deren Verbindungselement eine Schraube,
ein Stift oder ein Niet ist. An der Übergangsstelle zwischen dem
Verbindungselement und dem Bauteil kann dies zu Kontaktkorrosion
führen, wenn die Werkstoffe des Verbindungselements einerseits
und des Bauteils andererseits unterschiedliche elektrochemische
Potentiale aufweisen. Bei einem Feuchtigkeitsniederschlag an der
Übergangsstelle bildet sich dann eine Elektrolytbrücke zwischen
dem Verbindungselement und dem Bauteil und damit eine galvanische
Zelle, was zur Abtragung des chemisch unedleren Metalls führt.
Besonders gefährdet sind hierbei magnesiumhaltige Bauteile, bei
spielsweise aus Magnesium-Legierungen. Dies betrifft insbesondere
Bauteile im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen. Hier müssen be
sondere Maßnahmen gegen die Korrosion getroffen werden, wenn me
tallische Bauteilverbindungen eingesetzt werden. Die Position von
Magnesium in der elektrochemischen Spannungreihe führt dazu, daß
sein elektrochemisches Potential von demjenigen der für Bauteil
verbindungen verwendeten Metalle sehr unterschiedlich ist. Insbe
sondere Stahl und Magnesium weisen sehr unterschiedliche elektro
chemische Potentiale auf, was bei Nässe zu einer besonders agres
siven Kontaktkorrosion und einer entsprechend starken Schädigung
des chemisch unedleren Bauteils führt.
Zwischen dem magnesiumhaltigen Bauteil und der metallischen Bau
teilverbindung darf also kein leitfähiger Kontakt entstehen.
Prinzipiell kann dies über nichtleitende Lackierungen erreicht
werden. Die Gefahr, daß diese Lackierung bei der Montage, z. B.
dem Anziehen von Verschraubungen mit Unterlegscheiben, beschädigt
wird, ist jedoch sehr groß.
Zur Verhinderung von Kontaktkorrosion bei Schraubverbindungen ist
ferner aus der DE 195 08 977 A1 bekannt, Unterlegscheiben aus
elektrisch isolierendem Material zu verwenden. Zum einen wird
hierdurch die Schraubverbindung abgedichtet und ein Eindringen
von Feuchtigkeit in die Bohrung des Bauteils verhindert, so daß
eine Kontaktkorrosion allenfalls im Bereich des freiliegenden
Schraubenkopfes erfolgen kann. Zum anderen wird auf diese Weise
eine direkte Berührung von Schraubenkopf und Bauteil verhindert
und eine Isolierstrecke geschaffen, so daß zur Bildung einer
Elektrolytbrücke wesentlich mehr Feuchtigkeit erforderlich ist.
Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist jedoch die unzurei
chende mechanische Festigkeit die in der Regel aus Kunststoff be
stehenden Isolierstoffe, was zu Setzungserscheinungen der
Schraubverbindung und damit zu einer allmählichen Lockerung der
Verschraubung führt. Ferner ist eine derartige Unterlegscheibe,
die als Verbundelement mit einem zentral angeordneten Kern aus
Stahl und einer umlaufenden Dichtlippe aus Kunststoff ausgeführt
ist, der relativ komplizierte Aufbau, was insbesondere in der Se
rienfertigung zu berücksichtigen ist.
Aus der EP 0 177 709 A1 ist eine Dicht- und Sicherungseinrichtung
mit einer Sicherungsscheibe und einem elastischen Dichtring be
kannt. Hierbei ist ein elastischer innerer Dichtring aus Kunst
stoff von einer metallischen Sicherungsscheibe umgeben. Auch
hierbei ist die unzureichende mechanische Festigkeit des Kunst
stoffes sowie der komplizierte Aufbau von Nachteil.
Aus der DE 43 37 043 A1 ist ein Befestigungselement für Keramik
bauteile zur Verwendung im Hochtemperaturbereich bekannt, welches
in Form einer Schraube aus faserverstärkter Keramik ausgeführt
ist. Die Schraube wird aus einer Platte aus faserverstärkter Ke
ramik geschnitten. Nachteilig ist hier die komplizierte Herstel
lung, die sich nicht zur Serienfertigung eignet.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 197 34 147 A1
ist eine Unterlegscheibe aus keramischem Material be
kannt. Keramiken sind jedoch aufwendig und kostspielig in der
Herstellung und neigen zum Sprödbruch.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Unterlegscheibe bzw. ei
ne Bauteilverbindung der oben genannten Art zu schaffen, die eine
Kontaktkorrosion zwischen der Bauteilverbindung und den zusammen
zufügenden Bauteilen möglichst weitgehend verhindert, die in der
Lage ist, die erforderlichen Kräfte zu übertragen, die ermüdungs
fest und schadenstolerant, d. h. nicht spröde ist und die ferner
kostengünstig herstellbar ist.
Die Lösung besteht darin, daß die Unterlegscheibe aus faserver
stärktem Glas oder faserverstärkter Glaskeramik besteht.
Der Begriff "Bauteilverbindung" ist hierbei und im folgenden all
gemein zu verstehen und umfaßt insbesondere auch Bauteilverbin
dungen mit Bolzen, Stiften, Keilen oder Nieten.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine nichtmetallische
und elektrisch isolierende Unterlegscheibe aus faserverstärktem
Glas oder faserverstärkter Glaskeramik sowie eine Bauteilverbin
dung mit mindestens einer derartigen Unterlegscheibe. Dabei sind
Verstärkungsfasern in eine Matrix aus Glas und/oder Glaskeramik
eingebettet.
Glas oder Glaskeramiken sind Werkstoffe, die nicht elektrisch
leitfähig und kostengünstig herstellbar sind. Sie wurden jedoch
wegen ihres spröden Bruchverhaltens bisher nicht eingesetzt. Das
spröde Bruchverhalten wird durch die Einlagerung von Verstär
kungsfasern behoben. Damit wird der Sprödbruch durch ein quasi
duktiles Bruchverhalten abgelöst. Somit ist die erfindungsgemäße
Unterlegscheibe bzw. Bauteilverbindung hervorragend geeignet, bei
ausreichender mechanischer Festigkeit eine Kontaktkorrosion zu
vermeiden. Das Material ist kostengünstig und leicht zu bearbei
ten, so daß die erfindungsgemäßen Unterlegscheiben bzw. Bauteil
verbindungen auch für die Serienfertigung geeignet sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü
chen. Die in das Glas bzw. die Glaskeramik eingearbeiteten Fasern
sind vorzugsweise anorganische Fasern, insbesondere aus Kohlen
stoff oder einem geeigneten keramischen Material, vorzugsweise
auf der Basis von Stickstoff, Silizium, Aluminium und/oder Bor.
Geeignet sind z. Bsp. Langfasern oder Endlosfasern, insbesondere
auf der Basis von Kohlenstoff oder Siliziumcarbid. Damit können
Festigkeiten bis 1000 MPa und Bruchdehnungen bis 1% erreicht
werden.
Ebenfalls gut geeignet und kostengünstiger als Endlosfasern sind
Kurzfasern, insbesondere auf der Basis von Kohlenstoff oder Sili
ziumcarbid. Die Kurzfasern bilden in der Glas- bzw. Glaskeramik
matrix kein räumlich verbundenes Netzwerk, so daß z. Bsp. bei der
Verwendung von Kohlenstoff-Fasern keine makroskopische Leitfähig
keit gegeben ist. ferner können mit Kurzfasern Preßmassen aufge
baut werden, die eine kostengünstige Herstellung z. Bsp. im Heiß
preßverfahren ermöglichen. Dabei wird die Preßmasse während des
Preßvorgangs im wesentlichen bereits in die endgültige Form ge
bracht (sogenanntes "Near net shape processing"). Mit Kurzfasern
werden zwar geringere Festigkeiten und Bruchdehnungen als mit
Langfasern oder Endlosfasern erhalten, die jedoch vollständig
ausreichen. Die Festigkeiten liegen bei etwa 100 bis 150 MPa und
die Bruchdehnungen bei etwa 0,3 bis 0,5%. Die Steifigkeit liegt
mit über 100 GPa deutlich über derjenigen von kurzfaserverstärk
ten Kunststoffen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß das Mate
rial zur Herstellung der Unterlegscheibe mindestens ein metallor
ganisches Sol-Gel enthält. Dies ist für die Herstellung der er
findungsgemäßen Unterlegscheibe im Heißpreßverfahren vorteilhaft,
da das Sol-Gel während des Preßvorgangs als Binder dient und sich
in anorganisches Oxid umwandelt. Sol-Gele sind an sich bekannt.
Es sind alle üblichen Glas- und Glaskeramiksorten zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe geeignet, z. Bsp. Borosili
katgläser und LAS-Glaskeramiken. Sowohl die Faserverstärkung,
beispielsweise mit Kohlenstoff-Fasern, als auch der Matrixwerk
stoff Glas ermöglichen den Einsatz der erfindungsgemäßen Unter
legscheibe bzw. Bauteilverbindung bei Temperaturen von mindestens
400°C, ohne daß Probleme bezüglich der Oxidation der Fasern oder
des Kriechens der Glasmatrix auftreten.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Un
terlegscheibe im Querschnitt ballig geformt und/oder mit einem
hochgezogenen Rand versehen ist. Die ballige Form verbessert die
mechanische Festigkeit der Unterlegscheibe. Der hochgezogene Rand
verhindert die Kontamination der Magnesium-Oberfläche durch Kor
rosionprodukte des Verbindungselements.
Das Verbindungelement der erfindungsgemäßen Bauteilverbindung
kann bspw. eine Schraube, ein Niet oder ein Stift sein. Der Radi
us der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe ist vorzugsweise minde
stens doppelt so groß wie der Radius des Kopfes des Verbindungs
elements.
Die erfindungsgemäße Bauteilverbindung dient zur Verhinderung von
Kontaktkorrosion bei einer Verbindung von Bauteilen aus chemisch
unedlen Werkstoffen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im fol
genden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schraubverbindung
von zwei Bauteilen im Querschnitt;
Fig. 2 eine Ausführungsform der Unterlegscheibe einer erfin
dungsgemäßen Schraubverbindung im Querschnitt, sowie in
der Aufsicht;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Nietverbindung im
Querschnitt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Stiftverbindung im
Querschnitt.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge
mäßen Bauteilverbindung, nämlich eine Schraubverbindung 10, mit
der zwei Bauteile 1, 2 zusammengefügt sind. Eines der Bauteile
oder beide Bauteile 1, 2 bestehen aus einer Magnesium-Legierung.
Die Schraubverbindung 10 weist eine Sechskantschraube 11 aus
Stahl mit einem Schraubenkopf 13 und einem mit einem Feingewinde
versehenen Schraubenschaft 12 auf. Der Schraubenschaft 12 ist
durch zwei miteinander fluchtende Bohrungen 3, 4 in den Bauteilen
1, 2 hindurchgeführt, wobei die Bohrungen 3, 4 mit dem Schrauben
schaft 12 eine Spielpassung bilden. Eine Sechskantmutter 15 ist
auf das aus den Bohrungen 3, 4 herausragende freie Ende 12' des
Schraubenschaftes 12 aufgesetzt und festgezogen. Zwischen der
Auflagefläche 13' des Schraubenkopfes 13 und der Oberfläche 1'
des Bauteils 1 sowie zwischen der Auflagefläche 15' der Sechs
kantmutter 15 und der Oberfläche 2' des Bauteils 2 ist jeweils
eine elektrisch isolierende Unterlegscheibe 14a, 14b aus faser
verstärktem Glas oder faserverstärkter Glaskeramik angeordnet.
Die erfindungsgemäße Schraubverbindung 10 verhindert eine Kon
taktkorrosion zwischen der Schraube 11 und den Bauteilen 1, 2.
Die Unterlegscheiben 14a, 14b dichten die Schraubverbindung 10 ab
und verhindern das Eindringen von Feuchtigkeit in die Gewindegän
ge. Damit kann dort keine Kontaktkorrosion auftreten, die auf
grund der damit verbundenen Zersetzung des chemisch unedleren Ma
gnesiums zu einem Festsetzen der Schraubverbindung 10 führen
könnte.
Um hierbei eine möglichst gute Dichtwirkung zwischen der Auflage
fläche 13' des Schraubenkopfes 13 und dem Bauteil 1 bzw. zwischen
der Auflagefläche 15' der Sechskantmutter 15 und dem anderen Bau
teil 2 zu erreichen, weisen die Unterlegscheiben 14a, 14b beid
seitig geglättete Oberflächen auf.
Die Unterlegscheiben 14a, 14b verhindern ferner eine direkte Be
rührung des Schraubenkopfes 13 bzw. der Sechskantmutter 15 mit
den Bauteilen 1, 2 und bilden eine Isolierstrecke. Dadurch wird
der vom Elektrolyt zu überbrückende Weg vergrößert. Eine Kontakt
korrosion kann also erst dann erfolgen, wenn sich aufgrund von
Feuchtigkeitsniederschlägen eine Elektrolytbrücke zwischen dem
aus Stahl bestehenden Schraubenkopf 13 bzw. der Sechskantmutter
15 und den Bauteilen 1, 2 gebildet hat. Bei normalen Verhältnis
sen führen die Feuchtigkeitsniederschläge jedoch lediglich zu
geringfügigen Feuchtigkeitsansammlungen 16, 17 an den Stoßstellen
18, 19 der Bauteile 1, 2 mit dem Schraubenkopf 13 bzw. der Sechs
kantmutter 15. Diese Feuchtigkeitsansammlungen 16, 17 reichen je
doch nicht aus, um eine Elektrolytbrücke zu bilden. Damit kann
keine galvanische Zelle entstehen und demzufolge auch keine Kon
taktkorrosion auftreten.
Um diesen Effekt zu verstärken, ist der Radius der Unterlegschei
ben 14a, 14b ungefähr doppelt so groß wie der Radius des Schrau
benkopfs 13.
Die Unterlegscheiben 14a, 14b werden beispielsweise wie folgt
hergestellt. In einem Eirich-Granulator wurde die folgende Mi
schung verarbeitet:
15 Gew.-% Kohlenstoff-Kurzfasern (Typ Toray T300-6K, Länge 3 mm)
15 Gew.-% Kohlenstoff-Kurzfasern (Typ Toray T300-6K, Länge 6 mm)
40 Gew.-% metallorganisches Sol-Gel mit Lösemittel
30 Gew.-% Glaspulver (Korngröße bis 40 µm)
15 Gew.-% Kohlenstoff-Kurzfasern (Typ Toray T300-6K, Länge 6 mm)
40 Gew.-% metallorganisches Sol-Gel mit Lösemittel
30 Gew.-% Glaspulver (Korngröße bis 40 µm)
Als Glaspulver kann z. B. Borosilikatglaspulver oder jedes andere
beliebige Glaspulver eingesetzt werden. Geeignet sind auch Glas
keramiken wie LAS-Glaskeramik. Fertige Mischungen aus z. Bsp. me
tallorganischem Sol-Gel mit Lösemittel und mit Duran®-Glaspulver
können bei der Fa. Schott, Mainz, erworben werden.
Die Mischung wird zu einem Granulat mit einer mittleren Teilchen
größe von etwa 6 bis 9 mm verarbeitet. Das Granulat wird durch
uniaxiales Heißpreßen bei etwa 1000 bis 1200°C verpreßt und dabei
sofort in die endgültige gewünschte Form der Unterlegscheibe ge
bracht. Dabei dient das Sol-Gel als Bindemittel und wird während
des Heißpreßvorgangs in ein anorganisches Oxid umgesetzt. Die re
sultierende Unterlegscheibe ist schwarz. Durch die eingearbeite
ten Kohlenstoff-Fasern geht die Transparenz des Glases verloren.
Dieses Herstellungsverfahren ist einfach und kostengünstig und
auch für die Serienfertigung geeignet.
Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform einer so herge
stellten Unterlegscheibe 14, die insbesondere für Schraubverbin
dungen 10 geeignet ist. Die Unterlegscheibe 14 weist beidseitig
ballige Oberflächen 14', 14" auf. Dies ist wegen der erheblichen
Biege- und Schubbeanspruchungen beim Anziehen der Schraubverbin
dung aus mechanischer Sicht vorteilhaft.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs
gemäßen Bauteilverbindung, nämlich eine Nietverbindung 20. Die
Nietverbindung 20 weist einen Vollniet 21 mit einem Schaft 22 und
einem Kopf 23 auf. Der Schaft 22 ist wiederum durch zwei mitein
ander fluchtende Bohrungen 3, 4 zweier Bauteile 1, 2 hindurchge
steckt. Zwischen der Auflagefläche 23' des Kopfes 23 und dem Bau
teil 1 ist eine Unterlegscheibe 24a aus faserverstärktem Glas
oder faserverstärkter Glaskeramik angeordnet. Das aus den Bohrun
gen 3, 4 herausragende freie Ende 22' des Schaftes 22 trägt eben
falls eine Unterlegscheibe 24b. Die Unterlegscheibe 24b wird auf
das freie Ende 22' des Schaftes 22 aufgesteckt, bevor die
Nietverbindung 20 geschlagen wird, indem das herausragende freie
Ende 22' des Schaftes 22 axial gestaucht wird, so daß es die dar
gestellte Halbkugelform 25 annimmt.
Die Unterlegscheiben 24a, 24b sind auf dem gleichen Verfahrensweg
herstellbar wie oben beschrieben. Die erfindungsgemäße Bauteil
verbindung 20 schützt auf entsprechende Weise wie die bereits be
schriebene Schraubverbindung 10 vor Kontaktkorrosion. Insbesonde
re können geringfügige Feuchtigkeitsansammlungen 26, 27 an den
Stoßstellen 28, 29 der Bauteile 1, 2 mit dem Kopf 23 bzw. dem
halbkugelförmigen freien Ende 25 keine Kontaktkorrosion hervorru
fen.
Fig. 4 zeigt schließlich eine weitere Ausführungsform einer er
findungsgemäßen Bauteilverbindung, nämlich eine Stiftverbindung
30. Die Stiftverbindung 30 besteht aus einem stählernen Stift 31
mit einem Kopf 33 und einem Schaft 32. Der Schaft 32 des Stifts
31 ist wieder durch zwei miteinander fluchtende Bohrungen 3, 4'
zweier Bauteile 1, 2 eingesteckt. Die Bohrung 4' im Bauteil 2 ist
allerdings diesmal eine Sackbohrung. Der Kopf 33 des Stifts 31
liegt mit seiner Anlagefläche 33' auf einer Unterlegscheibe 34
auf, die zwischen dem Kopf 33 und dem Bauteil 1 angeordnet ist.
Der freie Rand 34' der Unterlegscheibe 34 ist nach oben hochgebo
gen, um eine Kontamination des Bauteils 1 mit Korrosionsprodukten
des Stiftes 31 zu verhindern. Die feste Verbindung wird durch den
einen Spreizschlitz 32' aufweisenden Schaft 32 gebildet, welcher
eine Preßpassung mit den Bohrungen 3, 4 in den Bauteilen 1, 2
herstellt.
Die erfindungsgemäße Stiftverbindung schützt auf entsprechende
Art und Weise wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsbei
spiele vor Kontaktkorrosion. Insbesondere können geringfügige
Feuchtigkeitsansammlungen 36 an den Stoßstellen des Bauteils 1
mit dem Kopf 33 keine Kontaktkorrosion hervorrufen.
Selbstverständlich können auch die in den beschriebenen Schraub
verbindungen 10 und Nietverbindungen 20 verwendeten Unterleg
scheiben einen hochgebogenen freien Rand aufweisen.
Claims (16)
1. Unterlegscheibe für eine Bauteilverbindung (10, 20, 30) zur
Verbindung zweier Bauteile (1, 2) mit einem Verbindungsele
ment (11, 21, 31), welches einen Schaft (12, 22, 32) und ei
nen Kopf (13, 23, 33) aufweist, wobei die Unterlegscheibe
(14a, 24a, 34) zur Verhinderung von Kontaktkorrosion aus ei
nem nichtmetallischen und elektrisch isolierenden Werkstoff
besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterlegscheibe (14a, 24a, 34) aus faserverstärktem
Glas oder faserverstärkter Glaskeramik besteht.
2. Unterlegscheibe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Verstärkungsfasern Endlosfasern und/oder Langfa
sern, vorzugsweise aus Kohlenstoff oder Keramik, enthält.
3. Unterlegscheibe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Verstärkungsfasern Kurzfasern, vorzugsweise aus
Kohlenstoff und/oder Keramik, enthält.
4. Unterlegscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Glasmatrix aus Borosilikatglas oder LAS-Glaskeramik
besteht.
5. Unterlegscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ihr Fasergehalt etwa 30 Gew.-% beträgt.
6. Unterlegscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie ein oder mehrere anorganische Oxide enthält.
7. Unterlegscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie im Querschnitt ballig geformte Oberflächen (14',
14") aufweist.
8. Unterlegscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie einen hochgebogenen freien Rand (34') aufweist.
9. Bauteilverbindung (10, 20, 30) mit einem Verbindungselement
(11, 21, 31), welches einen Schaft (12, 22, 32) und einen
Kopf (13, 23, 33) aufweist, wobei der Schaft in koaxial ver
laufendende Bohrungen (3, 4) zweier zusammenzufügender Bau
teile (1, 2) eingeführt ist und eine Unterlegscheibe (14a,
24a, 34) zwischen dem Kopf und dem Bauteil angeordnet ist,
wobei die Unterlegscheibe (14a, 24a, 34) zur Verhinderung von
Kontaktkorrosion aus einem nichtmetallischen und elektrisch
isolierenden Werkstoff besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bauteilverbindung (10, 20, 30) eine Unterlegscheibe
(14a, 24a, 34) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
10. Bauteilverbindung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungselement eine Schraube (11), ein Niet (21)
oder ein Stift (31) ist.
11. Bauteilverbindung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem aus den Bohrungen (3, 4) herausragenden freien En
de (11', 21') der Schraube (11) und/oder des Niets (21) eine
weitere Unterlegscheibe (14b, 24b) angeordnet ist.
12. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius der Unterlegscheibe (14a, 14b, 24a, 24b, 34)
mindestens etwa doppelt so groß ist, wie der Radius des Kop
fes (13, 23, 33) des Verbindungselements (11, 21, 31).
13. Verfahren zum Herstellen einer Unterlegscheibe nach einem der
Ansprüche 1 bis 8, insbesondere zur Verwendung in einer Bau
teilverbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
gekennzeichnet durch
folgende Verfahrensschritte:
- 1. Herstellen einer Mischung aus etwa 30 Gew.-% Verstärkungs fasern, etwa 40 Gew.-% mindestens eines Sol-Gels mit minde stens einem Lösemittel und etwa 30 Gew.-% Glaspulver,
- 2. Verarbeiten dieser Mischung zu einem Granulat,
- 3. Heißpressen des Granulats.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mischung zu einem Granulat mit einem mittleren Teil
chengröße von etwa 6 bis 9 mm verarbeitet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formgebung durch uniaxiales Heißpressen vorgenommen
wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heißpressen bei Temperaturen von etwa 1000 bis 1200°C
vorgenommen wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19829354A DE19829354C1 (de) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | Unterlegscheibe sowie Bauteilverbindung mit einer Unterlegscheibe |
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| DE (1) | DE19829354C1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITMI20121961A1 (it) * | 2012-11-19 | 2014-05-20 | Agrati A Spa | Dispositivi di giunzione non permanenti anticorrosione e loro metodo di fabbricazione |
| CN107288988A (zh) * | 2016-04-13 | 2017-10-24 | 昱程科技股份有限公司 | 碳纤维垫片及其结合方法 |
| DE102022002321A1 (de) | 2022-06-28 | 2022-09-01 | Mercedes-Benz Group AG | Bauteilanordnung mit einem Distanzelement |
| DE102023001077A1 (de) | 2023-03-20 | 2023-05-04 | Mercedes-Benz Group AG | Unterleganordnung für eine Bauteilverbindung, Verfahren zur Herstellung einer Bauteilverbindung und Bauteilverbindung |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0177709A1 (de) * | 1984-09-12 | 1986-04-16 | KSA Dichtsysteme GmbH & Co. KG | Dicht- und Sicherungseinrichtung |
| DE4337043A1 (de) * | 1993-10-29 | 1995-05-11 | Man Technologie Gmbh | Befestigungselement für Keramikbauteile |
| DE19508977A1 (de) * | 1995-03-13 | 1996-07-11 | Daimler Benz Ag | Abdichtung zwischen einer Schraube bzw. Mutter und dem zugehörigen Werkstück zur Verhinderung einer Kontaktkorrosion |
| DE19734147A1 (de) * | 1997-08-07 | 1999-03-11 | Daimler Benz Ag | Bauteilverbindung |
-
1998
- 1998-07-01 DE DE19829354A patent/DE19829354C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0177709A1 (de) * | 1984-09-12 | 1986-04-16 | KSA Dichtsysteme GmbH & Co. KG | Dicht- und Sicherungseinrichtung |
| DE4337043A1 (de) * | 1993-10-29 | 1995-05-11 | Man Technologie Gmbh | Befestigungselement für Keramikbauteile |
| DE19508977A1 (de) * | 1995-03-13 | 1996-07-11 | Daimler Benz Ag | Abdichtung zwischen einer Schraube bzw. Mutter und dem zugehörigen Werkstück zur Verhinderung einer Kontaktkorrosion |
| DE19734147A1 (de) * | 1997-08-07 | 1999-03-11 | Daimler Benz Ag | Bauteilverbindung |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITMI20121961A1 (it) * | 2012-11-19 | 2014-05-20 | Agrati A Spa | Dispositivi di giunzione non permanenti anticorrosione e loro metodo di fabbricazione |
| EP2733367A1 (de) * | 2012-11-19 | 2014-05-21 | A. AGRATI S.p.A. | Nicht dauerhafte, korrosionsbeständige Verbindungsvorrichtungen und Herstellungsverfahren dafür |
| CN107288988A (zh) * | 2016-04-13 | 2017-10-24 | 昱程科技股份有限公司 | 碳纤维垫片及其结合方法 |
| DE102022002321A1 (de) | 2022-06-28 | 2022-09-01 | Mercedes-Benz Group AG | Bauteilanordnung mit einem Distanzelement |
| DE102023001077A1 (de) | 2023-03-20 | 2023-05-04 | Mercedes-Benz Group AG | Unterleganordnung für eine Bauteilverbindung, Verfahren zur Herstellung einer Bauteilverbindung und Bauteilverbindung |
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