DE202012001704U1 - Kaltnahtstichel zur Herstellung einer mediendichten Nahtverbindung - Google Patents

Kaltnahtstichel zur Herstellung einer mediendichten Nahtverbindung Download PDF

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Abstract

Kaltnahtstichel zur Herstellung einer mediendichten Nahtverbindung (2), wobei der Kaltnahtstichel (1) eine radial symmetrisch strukturierte Stirnseite (3) mit einer Härte aufweist, die größer ist als die Härte der mit einer Nahtverbindung (2) zu fügenden Materialen, und wobei der Kaltnahtstichel (1) ein Einspannende und ein freies Ende (4) aufweist, wobei das freie Ende (4) eine radialsymmetrische Kontur der Stirnseite (3) innerhalb eines Hüllkegels (5) mit einem Hüllkegelwinkel von α ≤ 33 Grad und einer zentralen Hüllkegelspitze (6) aufweist, wobei die radialsymmetrische Kontur eine konvexe Krümmung (7) zu der Hüllkegelspitze (6) hin aufweist, und wobei die konvexe Krümmung (7) von einer konkaven Krümmung (8) auf der Stirnseite (3) umgeben ist, und wobei die konkave Krümmung (8) in eine flachkegelige Auslauffläche (9) über geht, deren Neigungswinkel (&bgr;) kleiner als der Hüllkegelwinkel (α) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kaltnahtstichel zur Herstellung einer mediendichten Nahtverbindung, vorzugsweise zur Herstellung einer mediendichten Nahtverbindung einer Kühlplatte mit Kühlkanälen. Der Kaltnahtstichel weist eine radial symmetrisch strukturierte Stirnseite mit einer Härte auf, die größer ist als die Härte der mit einer Nahtverbindung zu fügenden Materialien. Der Kaltnahtstichel weist ein Einspannende und ein freies Ende auf.
  • Dazu ist aus Druckschrift DE 101 30 726 C1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Verbindung zwischen sich überlappenden plattenförmigen Bauteilen bekannt. Die Vorrichtung weist dazu einen Stempel, einen Niederhalter und ein Gegenwerkzeug auf, mit denen punktweise überlappende plattenförmige Bauteile zusammengehämmert werden. Dazu wird ein erstes Bauteil in Richtung zu dem Stempel angeordnet und ein zweites Bauteil an das Gegenwerkzeug angelegt und der Werkstoff des ersten Bauteils unter den Stempel mit einer Stempelkraft in Richtung zum Gegenwerkzeug in das zweite Bauteil eingeformt.
  • Mit einer einzigen Hubbewegung des Stempels in Richtung zum Gegenwerkzeug wird schließlich ein Hinterschnitt des eingeformten Werkstoffs des ersten Bauteils zum zweiten Bauteil eingepresst. Während der gesamten Hubbewegung des Stempels behält das Gegenwerkzeug seine am zweiten Bauteil anliegende Position bei, so dass ein Austreten von Werkstoff über die Plattenebene des zweiten Bauteils hinaus in Richtung zum Gegenwerkzeug verhindert wird.
  • Ein Nachteil eines derartigen Stempelverfahrens mit einem Stempel ist, dass einerseits die Materialien plattenförmig übereinander gelegt werden müssen, so dass Stoßnähte mit diesem Verfahren nicht gefügt werden können. Außerdem ist in keiner Weise erkennbar, dass mit einem derartigen Stempel eine kontinuierliche gleichmäßige Nahtverbindung mit einem kontinuierlichen Vorschub herstellbar ist. Vielmehr müssen mit diesem Stempel eine Vielzahl von Stempelprägungen nebeneinander gesetzt werden, um eine mediendichte Verbindung zwischen den beiden Werkstoffen sicherzustellen.
  • Eine Aufgabe ist es für eine mediendichte Nahtverbindung von Stoßfugen ein Werkzeug in Form eines Kaltnahtstichels zu schaffen, mit dem unter minimalem Energieeinsatz kostengünstig endlose Stoßfugen mit einer mediendichten Nahtverbindung versehen werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Kaltnahtstichel zur Herstellung einer mediendichten Nahtverbindung geschaffen. Der Kaltnahtstichel weist eine radial symmetrisch strukturierte Stirnseite mit einer Härte auf, die größer ist als die Härte der mit einer Nahtverbindung zu fügenden Materialien. Der Kaltnahtstichel weist ein Einspannende und ein freies Ende auf. Das freie Ende weist eine radialsymmetrische Kontur der Stirnseite innerhalb eines Hüllkegels mit einem Hüllkegelwinkel von α ≤ 33 Grad und einer zentralen Hüllkegelspitze auf. Die radialsymmetrische Kontur weist eine konvexe Krümmung zu der Hüllkegelspitze hin auf. Die konvexe Krümmung ist von einer konkaven Krümmung auf der Stirnseite umgeben. Die konkave Krümmung geht in eine flachkegelige Auslauffläche über, deren Neigungswinkel kleiner als der Hüllkegelwinkel ist.
  • Für den Hüllkegelwinkel α liegt ein bevorzugter Bereich zwischen 3° ≤ α ≤ 30° vor. Bei einem Hüllkegelwinkel α in dem oberen Bereich um 30° ragt die konvexe Krümmung im Zentrum des Hüllkegelwinkels weit aus der Stirnseite des Kaltnahtstichels heraus. Dementsprechend wird auch ein hoher Masseanteil der plastisch miteinander zu verbindenden Materialien durch diese konvexe Krümmung erfasst und in die Stoßfuge der mit einer mediendichten Stoßnaht zu verbindenden Materialien gepresst. In einem derart lang herausragenden Bereich mit konvexer Krümmung ist nicht nur eine Hinterschneidung entsprechend an den Rändern der Stoßfuge auszulegen, sondern es muss auch mit einer erheblichen Drehzahl des Stichels dafür gesorgt werden, dass sich kein Material in Vorschubrichtung vor dem Freien Ende des Kaltnahtstichels aufbaut.
  • Diese Gefahr ist vermindert, wenn in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Bereich des Hüllkegelwinkels α gebildet wird, der zwischen 4° ≤ α ≤ 20° liegt. Bei dem um 10° verminderten oberen Bereich des Hüllkegelwinkels kann nicht nur die Drehzahl des Kaltnahtstichels beim Fügen der Materialien herabgesetzt werden, sondern es kann auch die Vorschubgeschwindigkeit bei der Herstellung der mediendichten Nahtverbindung erhöht werden.
  • Ein optimaler Bereich wird mit einer Ausführungsform der Erfindung erreicht, wenn der Hüllkegelwinkel α zwischen 5° ≤ α ≤ 10° liegt. Hier kann mit einem relativ hohen Vorschub von bis zu 400 mm in der Minute mit einer moderaten Drehzahl von etwa 1500 Umdrehungen pro Minute der Stichel entlang den Stoßfugen geführt werden, um eine mediendichte Nahtverbindung in Form einer Stoßnaht zu erreichen. In den unteren Bereichen des Hüllkegelwinkels von α gleich 3° bis 5° ist es sogar möglich, mit einem stillstehenden Sichel eine mediendichte Nahtverbindung bei verminderter Vorschubgeschwindigkeit zu erreichen.
  • Da generell der Kaltnahtstichel eine deutlich höhere Härte haben muss als die zu verbindenden Materialien, ist ein bevorzugtes Material für den Kaltnahtstichel ein so genannter HSS-Stahl (High Speed Steel). Diese HSS-Stähle sind für spanabhebende Bearbeitungen von Metallen und anderen Werkstoffen weit verbreitet und können auch für diesen stumpfen Kaltnahtstichel eingesetzt werden. Nimmt die Härte der zu fügenden Materialien zu, so dass nicht nur duktile Aluminiumlegierungen und duktile Kupferlegierungen miteinander zu fügen sind, sondern vielmehr auch duktile Eisenverbindungen bis hin zu Chrom/Nickel/Stählen zu mediendichten Nahtverbindungen zu fügen sind, so ist es sinnvoll, dann den Kaltnahtstichel aus einem Hartmetall herzustellen, wie er üblicherweise für Vidia-Bohrer eingesetzt werden.
  • Die Radien für die zentrale konvexe Krümmung liegen zwischen 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 1,0 mm. Der konkave Krümmungsradius auf der Stirnseite, mit dem der konvexe Krümmungsradius in die flachkeglige Auslauffläche überführt wird, deren Neigungswinkel deutlich kleiner als der Hüllkegelwinkel ist, liegt zwischen 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,3 mm. Je größer der konvexe Krümmungsradius wird, umso dicker müsste der zylindrische Abschnitt des Kaltnahtstichels an seinem freien Ende werden, um die Kräfte, die beim Vorschub und beim Einpressen des konvexen Krümmungsbereichs in die Stoßfugen auftreten, aufnehmen zu können. Jedoch wird der Radius des freien Ende des Kaltnahtstichels nicht von der Größe des Krümmungsradius und den auftretenden Verformungskräften bestimmt, denn diese sind verhältnismäßig gering bis vernachlässigbar im Vergleich zu den aus der Prägetechnik bekannten Stempelkräften. Ein relativ großer Radius ist bei dem erfindungsgemäßen Kaltnahtstichel am freien Ende des Kaltnahtstichels erforderlich, um eine entsprechend große Auslauffläche aufzuweisen, die der Glättung der mediendichten Naht dient und ein Aufstauen oder Aufwölben von plastisch verformbaren Material in Vorschubrichtung verhindert.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich der konvexen Krümmung mindestens eine Düsenöffnung angeordnet, die mit einer Druckflüssigkeitsversorgung hydraulisch in Verbindung steht. Die Düsenöffnung kann direkt auf die Spitze des Hüllkegels oder in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch winklig, jedoch noch in dem Bereich der konvexen Krümmung ausgerichtet sein. Dadurch wird gewährleistet, dass am Auslass der Druckflüssigkeit in jeder Fertigungsphase der Nahtverbindung zu verformendes Material an der Düsenöffnung anliegt und sich kein Sprühnebel unkontrolliert verbreiten kann, der das plastische Ineinanderfließen der Materialien behindern könnte. Mit einem derartigen Kaltnahtstichel ist nicht nur eine Kühlung des Stichels selbst, sondern vor allem ein sich ausbildender Schmierfilm verbunden, der sich positiv auf die Vorschubgeschwindigkeit auswirken kann. Es kann erwartet werden, dass die Vorschubgeschwindigkeit sich mindestens gegenüber einem trockenen Kaltnahtstichel, der diese Düsenöffnung nicht aufweist, mehr als verdoppelt.
  • Eine weitere Steigerung der Effizienz und insbesondere der Betriebsdauer des Einsatzes des Stichels kann durch eine härtende Beschichtung auf der Stirnseite des Kaltnahtstichels erreicht werden. Derartige Beschichtungen können Keramiken enthalten, wie Siliciumnitrid oder Borkarbid, und können damit in Grenzen auch die Vorschubgeschwindigkeit für das Herstellen der Nahtverbindung verbessern.
  • Schließlich ist es vorgesehen, dass die Stirnseite des Kaltnahtstichels eine Glanzpolitur aufweist, da damit das Gleitvermögen bei der Herstellung einer mediendichten Nahtverbindung verbessert werden kann.
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende eines Kaltnahtstichels zur Herstellung einer mediendichten Kaltnahtverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende eines Kaltnahtstichels gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende eines Kaltnahtstichels gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende eines Kaltnahtstichels gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende eines Kaltnahtstichels gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
  • 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende eines Kaltnahtstichels gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch zu fügende Werkstücke, wie einem Abdeckelement und einem Basiselement;
  • 8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Querschnitts gemäß 7;
  • 9 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer mit dem Kaltnahtstichel mediendicht hergestellten Stoßnaht;
  • 10 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Endlosnahtverbindung, die mit dem Kaltnahtstichel hergestellt ist;
  • 11 zeigt eine schematische Ansicht der mit dem Kaltnahtstichel hergestellten Endlosnahtverbindunggemäß 10;
  • 12 zeigt eine perspektivische, teilweise entlang der Schnittlinie A-A in 10 quer geschnittene Ansicht der Endlosnahtverbindung.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende 4 eines Kaltnahtstichels 1 zur Herstellung einer mediendichten Nahtverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Kaltnahtstichel 1 weist einen Durchmesser D auf, der ein Zehnfaches eines Radius r1 einer konvexen Krümmung 7 im Zentrum einer Stirnseite 3 des Kaltnahtstichels 1 ist. Die konvexe Krümmung 7 kann ein Kugelsegment bilden, das in einen Hüllkegel 5 mit einem Hüllkegelwinkel α eingefügt ist. Der Hüllkegelwinkel α ist in dem gezeigten Beispiel der Erfindung 30° und der Radius r1 liegt zwischen 0,6 mm und 0,8 mm, wobei entsprechend der Durchmesser D des freien Endes 4 zwischen 6 mm und 8 mm betragen kann.
  • Die konvexe Krümmung 7 zur Spitze 6 des Hüllkegels 5 hin geht in eine konkave Krümmung 8, welche die konvexe Krümmung 7 radial umgibt über, wobei die konkave Krümmung 8 wiederum in eine Auslauffläche 9 mündet, die in dieser Ausführungsform einen Neigungswinkel β gegenüber der Stirnseite 3 beispielsweise von 10° aufweist. Dieser Neigungswinkel β für die Auslauffläche 9 ist in allen Ausführungsformen der Erfindung kleiner als der Hüllkegelwinkel α. Die Kontur 21 auf der Stirnseite 3 des freien Endes 4 des Kaltnahtstichels 1 kann eine Glanzpolitur 13 aufweisen, um die Gleitfähigkeit des stumpfen Kaltnahtstichels 1 entlang einer zu fügenden Stoßfuge zu verbessern. Der konkave Krümmungsradius r2 im Bereich der konkaven Krümmung 8 ist üblicherweise kleiner als der konvexe Krümmungsradius r1 im Zentrum der Kontur 21 der Stirnseite 3 des Kaltnahtstichels 1 auf seinem freien Ende 4. Das andere, hier nicht gezeigte Ende kann derart geformt sein, dass es in einer Werkzeugmaschine einspannbar ist.
  • Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden in den nachfolgenden 2 bis 12 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
  • 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende 4 eines Kaltnahtstichels 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die beiden Ausführungsformen gemäß 1 und 2 unterscheiden sich lediglich in der Größe des Hüllkegelwinkels α, der in 2 auf 15° halbiert ist, wobei gleichzeitig auch der Neigungswinkel β für die Auslauffläche 9 halbiert wurde und nun 5° beträgt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass in dieser Ausführungsform der Erfindung der Durchmesser d des Kegels 12 × r1 ist, bei einem Durchmesser von 6 mm ergibt sich somit ein Krümmungsradius des konvexen Krümmungsbereichs 7 von 0,5 mm. Diese Form des freien Endes 4 eines Kaltnahtstichels 1 hat sich in vielen Versuchen bewährt, wobei die Drehzahl, mit welcher der Stichel entlang der zu fügenden Stoßfuge geführt wird, bei etwa 1500 Umdrehungen pro Minute liegt und eine Vorschubgeschwindigkeit von bisher 400 mm pro Minute erreicht wird.
  • Wird der Hüllkegelwinkel α weiter vermindert bis auf den Wert, der in 3 gezeigt wird, kann gleichzeitig auch die Drehzahl vermindert werden, was bis zum Stillstand des Stichels reichen kann, so dass die mediendichte Nahtverbindung mit einem stehenden Kaltnahtstichel 1, der bei entsprechend verminderter Vorschubgeschwindigkeit lediglich über die Stoßfugen gleitet und eine Stoßnaht erzeugt, die den hohen Anforderungen der Mediendichte und der Druckfestigkeit vollkommen genügt.
  • 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende 4 eines Kaltnahtstichels 20 mit teilweise quer geschnittenem Bereich, um den Unterschied dieser Ausführungsform der Erfindung gegenüber den vorhergehenden Ausführungsformen des Kaltnahtstichels zu verdeutlichen. Obgleich auch in dieser Ausführungsform eine Kontur 21 gewählt wurde, wie sie aus der 2 bekannt ist, unterscheidet sich diese Ausführungsform der Erfindung von der Ausführungsform gemäß 2 dadurch, dass die Kontur 21 der Stirnseite nicht nur eine Glanzpolitur 13 aufweist, sondern zusätzlich mit einer Hartkeramikschicht aus beispielsweise Siliciumnitrid oder Borkarbid beschichtet ist. Mit dieser härteren Beschichtung kann die Vorschubgeschwindigkeit weiter bei gleich bleibender Kontur 21 erhöht werden.
  • 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende 4 eines Kaltnahtstichels 30 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Der Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen besteht darin, dass der Kaltnahtstichel in seinem Zentrum eine zentrale Bohrung 11 aufweist, die in eine Düsenöffnung 10 übergeht, so dass durch die zentrale Öffnung und durch die Düsenöffnung eine Druckflüssigkeit gepresst werden kann, welche die Gleitfähigkeit verbessert bzw. den Gleitwiderstand des freien Endes 4 des Kaltnahtstichels entlang der zu fügenden Stoßfugen vermindert. Auch hier wurde nur beispielhaft die Kontur 21 aus 2 gewählt.
  • 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein freies Ende 4 eines Kaltnahtstichels 40 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Diese sechste Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform der Erfindung gemäß 5 dadurch, dass die zentrale Bohrung 11 für die Druckflüssigkeit mehrere Düsenöffnungen 10 versorgt, die mit ihren Öffnungen in dem Bereich der konvexen Krümmung 7 angeordnet sind. Damit wird in jedem Fall sichergestellt, dass die Druckflüssigkeit nicht frei in den Raum spritzen oder sprühen kann, sondern dass in jeder Betriebsphase die Öffnungen der Düsenausgänge durch das zu fügende Material belegt sind.
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch zu fügende Werkstücke, wie einem Abdeckelement 23 und einem Basiselement 24, wobei das Abdeckelement 23 eine Nutstruktur 25 in dem Basiselement 24 abdeckt. Dazu weist das Basiselement 24 nicht nur die Nutstruktur 25, sondern auch eine Einlegestruktur 26 auf, deren Ränder 18 und 19 Hinterschneidungen 27 besitzen. Durch die Hinterschneidungen 27 wird das durch den Kaltnahtstichel 1 plastisch verdrängte Material in diese Hinterschneidungen 27 aufgenommen und bildet dort einen kaltverformten Bereich aus beiden Materialien der zu fügenden Werkstücke. Gleichzeitig ist die Hinterschneidung 27 derart strukturiert, dass sie nicht nur einen Hinterschneidungsradius aufweist, sondern einen Neigungswinkel αH auf den Rändern 18 und 19 der Einlegestruktur 26 ausbildet, wodurch der Kaltnahtstichel 1 in der Lage ist, zwischen die Materialien einen keilförmigen Pfropfen aus plastisch verformten Materialien der beiden Werkstücke zu pressen, der nicht nur eine hohe Mediendichtigkeit ermöglicht, sondern gleichzeitig eine hohe Druckfestigkeit sicherstellt.
  • 8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Querschnitts gemäß 7, mit dem noch einmal demonstriert wird, dass zunächst die beiden Oberflächen 29 und 31 des Abdeckelements 23 und des Basiselements 24 bündig aneinander liegen und somit eine Stoßfuge 22 ausbilden können, die wie erwähnt an der Fugenbasis eine Hinterschneidung 27 aufweist, in der sich durch den Kaltnahtstichel 1 verdrängtes plastisch verformtes Material sammeln kann und einen mediendichten und druckfesten Formschluss zwischen dem Abdeckelement 23 und dem Basiselement 24 ausbildet.
  • 9 zeigt schließlich eine schematische perspektivische Ansicht einer mit dem Kaltnahtstichel ausgebildeten Stoßnaht 16 als mediendichte Nahtverbindung 2. Die leichte Delle, welche die Kontur der Stirnseite des Kaltnahtstichels wiedergibt, kann in einem einfachen Nachbearbeitungsverfahren derart geglättet werden, dass sie, ohne die Mediendichtheit oder die Druckfestigkeit zu vermindern, mit bloßem Auge nicht mehr als Nahtverbindung 2 erkennbar ist, wenn gleiche Metalllegierungen mit diesem Kaltnahtstichel zusammengefügt werden.
  • 10 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Endlosnahtverbindung 17, die mit dem Kaltnahtstichel, wie er in den vorhergehenden Figuren gezeigt wurde, hergestellt ist. Eine Herstellung einer derartigen Endlosnahtverbindung 17 zeichnet sich durch die ausgeprägte Mediendichtheit der dabei auftretenden engen Krümmungen 32, 33, 34 und 35 aus. Bei diesen Krümmungen 32 bis 35 wird der Vorteil der Hinterschneidungen bei der Präparation der zu fügenden Werkstücke deutlich, da bei derart engen Krümmungen 32 bis 35 ein erhöhter Anteil an plastisch verformtem Material anfällt, ohne dass Materialaufwölbungen in Richtung des Vorschubs erzeugt werden, da das plastisch verformte Material vollständig von den erfindungsgemäß vorgesehenen Hinterschneidungen der entsprechend präparierten Stoßfuge, wie es 7 und 8 zeigen, aufgenommen wird.
  • 11 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der mit dem Kaltnahtstichel hergestellten Endlosnahtverbindung 17 gemäß 10, wobei die Nutstruktur 25 mit gepunkteten Linien angedeutet wird und die Einlegestruktur 26 mit gestrichelten Linien. 12 zeigt eine perspektivische, teilweise quer geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A der 10, so dass wiederum die Nutstruktur 25 mit dem Abdeckelement 23 sichtbar wird.
  • Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration des Gegenstandes der Anmeldung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in der beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kaltnahtstichel (1. Ausführungsform)
    2
    Nahtverbindung
    3
    Stirnseite
    4
    freies Ende
    5
    Hüllkegel
    6
    Hüllkegelspitze
    7
    konvexe Krümmung
    8
    konkave Krümmung
    9
    Auslauffläche
    10
    Düsenöffnung
    11
    zentrale Bohrung
    12
    härtende Beschichtung
    13
    Glanzpolitur
    16
    Stoßnaht
    17
    Endlosnahtverbindung
    18
    Rand
    19
    Rand
    20
    Kaltnahtstichel (2. Ausführungsform)
    21
    Kontur
    22
    Stoßfuge
    23
    Abdeckelement
    24
    Basiselement
    25
    Nutstruktur
    26
    Einlegestruktur
    27
    Hinterschneidung
    29
    Oberfläche
    30
    Kaltnahtstichel (3. Ausführungsform)
    31
    Oberfläche
    32
    Krümmung
    33
    Krümmung
    34
    Krümmung
    35
    Krümmung
    40
    Kaltnahtstichel (4. Ausführungsform)
    α
    Hüllkegelwinkel
    αH
    Neigungswinkel der Hinterschneidung
    β
    Neigungswinkel der Auslauffläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10130726 C1 [0002]

Claims (11)

  1. Kaltnahtstichel zur Herstellung einer mediendichten Nahtverbindung (2), wobei der Kaltnahtstichel (1) eine radial symmetrisch strukturierte Stirnseite (3) mit einer Härte aufweist, die größer ist als die Härte der mit einer Nahtverbindung (2) zu fügenden Materialen, und wobei der Kaltnahtstichel (1) ein Einspannende und ein freies Ende (4) aufweist, wobei das freie Ende (4) eine radialsymmetrische Kontur der Stirnseite (3) innerhalb eines Hüllkegels (5) mit einem Hüllkegelwinkel von α ≤ 33 Grad und einer zentralen Hüllkegelspitze (6) aufweist, wobei die radialsymmetrische Kontur eine konvexe Krümmung (7) zu der Hüllkegelspitze (6) hin aufweist, und wobei die konvexe Krümmung (7) von einer konkaven Krümmung (8) auf der Stirnseite (3) umgeben ist, und wobei die konkave Krümmung (8) in eine flachkegelige Auslauffläche (9) über geht, deren Neigungswinkel (β) kleiner als der Hüllkegelwinkel (α) ist.
  2. Kaltnahtstichel nach Anspruch 1, wobei ein bevorzugter Bereich des Hüllkegelwinkels α zwischen 3° ≤ α ≤ 30° liegt.
  3. Kaltnahtstichel nach Anspruch 1, wobei ein weiterer Bereich des Hüllkegelwinkels α zwischen 4° ≤ α ≤ 20° liegt.
  4. Kaltnahtstichel nach Anspruch 1, wobei ein noch weiterer Bereich des Hüllkegelwinkels α zwischen 5° ≤ α ≤ 10° liegt.
  5. Kaltnahtstichel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kaltnahtstichel (1) ein Hartmetall oder einen HSS-Stahl (High Speed Steel) aufweist.
  6. Kaltnahtstichel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Bereich der konvexen Krümmung (7) mindestens eine Düsenöffnung (10) angeordnet ist, die mit einer Druckflüssigkeitsversorgung hydraulisch in Verbindung steht.
  7. Kaltnahtstichel nach Anspruch 6, wobei der Kaltnahtstichel (1) eine zentrale Bohrung (11) aufweist, über welche die mindestens eine Düsenöffnung (10) mit der Druckflüssigkeitsversorgung hydraulisch in Verbindung steht.
  8. Kaltnahtstichel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnseite (3) des Kaltnahtstichels (1) eine härtende Beschichtung (12) aufweist.
  9. Kaltnahtstichel nach Anspruch 8, wobei die härtende Beschichtung (12) eine Keramikbeschichtung ist.
  10. Kaltnahtstichel nach Anspruch 8, wobei die härtende Beschichtung (12) Siliciumnitrid oder Borkarbid aufweist.
  11. Kaltnahtstichel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnseite (3) des Kaltnahtstichels (1) eine Glanzpolitur (13) aufweist.
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