DE202022002957U1

DE202022002957U1 - Structural element for a security structure

Info

Publication number: DE202022002957U1
Application number: DE202022002957.8U
Authority: DE
Original assignee: Betek GmbH and Co KG
Current assignee: Betek GmbH and Co KG
Priority date: 2022-09-16
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2024-02-26
Anticipated expiration: 2032-09-17

Abstract

Strukturelement (11) für einen Sicherheitsaufbau, mit einem Hohlteil (10), das einen Aufnahmebereich (15) aufweist der mittels eines oder mehreren Wandelementen (12, 13, 14) des Hohlteils (10) zumindest bereichsweise begrenzt ist, wobei der Aufnahmebereich (15) einen Verbundwerkstoff aufnimmt, wobei der Verbundwerkstoff Hartstoffpartikel (16) aufweist, wobei zumindest ein Teil benachbarter Hartstoffpartikel (16) mittels eines Lotmaterials (16.1) im Bereich von Verbindungsabschnitten (16.2) miteinander verbunden sind, und wobei zumindest ein Teil benachbarter Hartstoffartikel (16) zumindest bereichsweise zueinander unter Bildung von Abstandsbereichen beabstandet angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Abstandsbereiche zumindest bereichsweise mittels einer Verbindungsschicht (19) ausgefüllt ist, wobei die Verbindungsschicht (19) die benachbarte Hartstoffelement (16) stoffschlüssig miteinander verbindet, und/oder dass zumindest ein Teil der Abstandsbereiche zumindest teilweise mittels eines rieselfähigen Stoffes ausgefüllt ist. Structural element (11) for a safety structure, with a hollow part (10) which has a receiving area (15) which is at least partially delimited by means of one or more wall elements (12, 13, 14) of the hollow part (10), wherein the receiving area (15) receives a composite material, wherein the composite material has hard material particles (16), wherein at least some of adjacent hard material particles (16) are connected to one another by means of a solder material (16.1) in the region of connecting sections (16.2), and wherein at least some of adjacent hard material articles (16) are arranged at a distance from one another at least in regions to form spacing areas, characterized in that at least some of the spacing areas are at least partially filled by means of a connecting layer (19), wherein the connecting layer (19) connects the adjacent hard material elements (16) to one another in a material-locking manner, and/or that at least some of the spacing areas are at least partially filled by means of a free-flowing material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strukturelement für einen Sicherheitsaufbau, mit einem Hohlteil, das einen Aufnahmebereich aufweist, der mittels zumindest einem Wandelement zumindest bereichsweise begrenzt ist, wobei der Aufnahmebereich einen Verbundwerkstoff aufnimmt, wobei der Verbundwerkstoff Hartstoffpartikel aufweist, wobei zumindest ein Teil benachbarter Hartstoffpartikel mittels eines Lotmaterials im Bereich von Verbindungsabschnitten miteinander verbunden sind, und wobei zumindest ein Teil benachbarter Hartstoffartikel zumindest bereichsweise zueinander unter Bildung von Abstandsbereichen beabstandet angeordnet sind.The invention relates to a structural element for a safety structure, with a hollow part which has a receiving area which is at least partially delimited by means of at least one wall element, wherein the receiving area receives a composite material, wherein the composite material has hard material particles, wherein at least some of the adjacent hard material particles are connected to one another by means of a solder material in the region of connecting sections, and wherein at least some of the adjacent hard material articles are arranged at a distance from one another at least partially to form spacing regions.

Aus der DE 36 30 429 C2 ist ein Wandelement für einen Strukturaufbau bekannt. Das Wandelement weist dabei zwei zueinander parallele Plattenelemente auf, die mittels einer Bewehrungsschicht miteinander verbunden sind. Die Bewehrungsschicht weist dabei Hartstoffelemente auf, wobei ein Teil der Hartstoffelemente metallisch und ein weiterer Teil der Hartstoffelemente nicht metallisch ist. Die Hartstoffelemente sind mittels einer Hartlotmasse, beispielsweise einem Kupferlot, einem Nickellot oder einem Gemisch dieser beiden Lotmaterialien miteinander verbunden.From the DE 36 30 429 C2 a wall element for a structural structure is known. The wall element has two mutually parallel plate elements which are connected to one another by means of a reinforcement layer. The reinforcement layer has hard material elements, with some of the hard material elements being metallic and another part of the hard material elements being non-metallic. The hard material elements are connected to one another using a brazing material, for example a copper solder, a nickel solder or a mixture of these two soldering materials.

Solche Wandelemente schützen vor einem Angriff und einer Durchdringung mittels umformenden oder trennenden Werkzeugen, insbesondere Schneid- oder Bohrwerkzeugen. Weiterhin bieten sie einen Schutz vor thermischen Angriff durch Schneid- oder Schmelzwerkzeuge. Problematisch ist bei diesen Wandelementen das relativ hohe Eigengewicht, sodass sich solche Bauteile für leicht handhabbare Gegenstände, wie beispielsweise Schlösser oder Ketten nicht ohne weiteres verwenden lassen.Such wall elements protect against attack and penetration by means of forming or separating tools, in particular cutting or drilling tools. They also offer protection against thermal attack by cutting or melting tools. The problem with these wall elements is their relatively high weight, so that such components cannot simply be used for easily handled objects such as locks or chains.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Strukturelement bereitzustellen, welches einen guten Schutz insbesondere gegen Angriff mittels Schneid- oder Bohrwerkzeugen bietet, wobei gleichzeitig ein gegenüber dem Stand der Technik reduziertes Eigengewicht verwirklicht werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a structural element which offers good protection, in particular against attack by means of cutting or drilling tools, while at the same time being able to achieve a reduced dead weight compared to the prior art.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Abstandsbereiche zumindest bereichsweise mittels einer Verbindungsschicht ausgefüllt ist, wobei die Verbindungsschicht benachbarte Hartstoffelemente stoffschlüssig miteinander verbindet. Die Verbindungsschicht kann dabei beispielsweise ein spezifisches Gewicht aufweisen, welches kleiner ist als das spezifische Gewicht des verwendeten Lotmaterials. Hierdurch ist eine deutliche Gewichtsreduzierung möglich. Gleichzeitig wird dabei der Schutz gegen Angriff mittels Schneid- oder Bohrwerkzeugen nicht verringert. Die Hartstoffpartikel, welche über das Lotmaterial miteinander verbunden sind, widerstehen den angreifenden Werkzeugen ausreichend stark.This task is solved by filling at least part of the spacing areas with a connecting layer, at least in some areas, whereby the connecting layer connects adjacent hard material elements to one another in a material-locking manner. The connecting layer can, for example, have a specific weight that is smaller than the specific weight of the solder material used. This enables a significant reduction in weight. At the same time, the protection against attack by cutting or drilling tools is not reduced. The hard material particles, which are connected to one another via the solder material, resist the attacking tools sufficiently strongly.

Gemäß der Erfindung kann es zusätzlich oder alternativ auch vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Abstandsbereiche zumindest teilweise mittels eines rieselfähigen Stoffes ausgefüllt ist. Als rieselfähiger Stoff kann jeglicher Stoff eingesetzt werden, der geeignet ist das angreifende Werkzeug ausreichend stark zu schädigen. Beispielsweise kann Sand und/oder Keramikpulver in die Abstandsbereiche eingefüllt sein.According to the invention, it can additionally or alternatively also be provided that at least some of the spacing areas are at least partially filled by means of a free-flowing substance. Any substance that is capable of causing sufficient damage to the attacking tool can be used as a free-flowing substance. For example, sand and/or ceramic powder can be filled into the spacing areas.

Zusätzlich oder alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass das Material, welches die Verbindungsschicht bildet, derart beschaffen ist, dass es eine höhere Verschleißfestigkeit aufweist, als das Lotmaterial, welches die Hartstoff-Partikel miteinander verbindet. Durch die verbesserte Verschleißfestigkeit wird dem angreifenden Bohr- oder Schneidwerkzeug ein höherer Verschleißwiderstand entgegengesetzt, sodass der Schutz gegen Durchbruch deutlich verbessert wird. Additionally or alternatively, it can also be provided that the material that forms the connecting layer is designed in such a way that it has a higher wear resistance than the solder material that connects the hard material particles to one another. Due to the improved wear resistance, the attacking drilling or cutting tool has a higher wear resistance, so that protection against breakthrough is significantly improved.

Eine denkbare Erfindungsvariante ist dergestalt, dass das Hohlteil von einem Stahlteil gebildet ist, bei dem die Wandelemente einteilig miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Stahlteil vollständig oder zumindest teilweise von einem Hohlprofilabschnitt gebildet ist, oder bei dem die Wandelemente mittels einer Verbindung miteinander gekoppelt sind.A conceivable variant of the invention is such that the hollow part is formed by a steel part in which the wall elements are connected to one another in one piece, wherein it is preferably provided that the steel part is formed completely or at least partially by a hollow profile section, or in which the wall elements are coupled to one another by means of a connection.

Der Stahlwerkstoff bietet einen zusätzlichen Angriffsschutz, wobei er insbesondere dann gut vor Durchdringung schützt, wenn das Hohlteil aus einem gehärteten Stahlwerkstoff oder aus Edelstahl besteht. Vorteilhafterweise ist das Hohlteil zumindest bereichsweise von einem Hohlprofilabschnitt gebildet. Hierdurch wird die Fertigung vereinfacht. Der Hohlprofilabschnitt kann mit den Hartstoffpartikeln, die beispielsweise in Form eines Granulat-Materials, insbesondere eines Split-Materials vorliegen können, befüllt werden. Dabei können die Hartstoffpartikel vorzugsweise bereits mit dem Lotmaterial beschichtet sein. Anschließend lässt sich das befüllte Hohlprofil einer Temperatur aussetzen, bei der das Lotmaterial schmilzt, sodass sich dann die Hartstoffpartikel der gewünschten Weise miteinander verbinden.The steel material offers additional attack protection, particularly protecting against penetration if the hollow part is made of a hardened steel material or stainless steel. Advantageously, the hollow part is formed at least in some areas by a hollow profile section. This simplifies production. The hollow profile section can be filled with the hard material particles, which can be present, for example, in the form of a granulate material, in particular a split material. The hard material particles can preferably already be coated with the solder material. The filled hollow profile can then be exposed to a temperature at which the solder material melts so that the hard material particles then bond with one another in the desired manner.

Im Rahmen der Erfindung kann es so sein, dass das Hohlteil den Aufnahmeraum in einem Querschnittsbereich umlaufend umgibt und/oder dass das Hohlteil einen Querschnittsbereich aufweist, in dem der Aufnahmebereich in Form einer nach außen offenen Eintiefung, insbesondere in Form einer Nut eingebracht ist. Umgibt das Hohlprofil den Aufnahmeraum umlaufend, so wird eine reproduzierbare und einfache Fertigung möglich, da dann die Hartstoffpartikel einfach in diesen Aufnahmebereich eingefüllt und hier die Schüttung in Form gehalten wird. Zudem schützt der Bereich des Hohlteils, der den Aufnahmebereich umgibt, von allen Seiten gegen Angriff. Auch wird hierdurch eine ansprechende Optik des Strukturelements erreicht. Denkbar ist es jedoch auch, dass der Aufnahmeraum nicht umlaufend von dem Hohlteil umgeben ist, sondern in Form einer nach außen offenen Eintiefung vorgesehen ist. Auch dann lässt sich die Schüttung aus Hartstoffpartikeln einfach in den Aufnahmeraum einbringen. Denkbar ist es, dass der Aufnahmeraum an seiner offenen Seite mittels einer Abdeckung überdeckt ist. Diese Abdeckung kann beispielsweise von einem separaten Bauteil gebildet sein. Denkbar ist es auch, dass die Abdeckung von einer aufgetragenen Schicht, beispielsweise einer Gussmasse, beispielsweise einer Kunststoffmasse, überdeckt ist.Within the scope of the invention, it can be the case that the hollow part surrounds the receiving space in a cross-sectional area and/or that the hollow part has a cross-sectional area in which the receiving area is introduced in the form of an outwardly open recess, in particular in the form of a groove. If the hollow profile surrounds the receiving space all the way around, a reproducible and simple production is possible because the hard material particles are then simply poured into this receiving area and the fill is held in shape here. In addition, the area of the hollow part that surrounds the receiving area protects against attack from all sides. This also gives the structural element an attractive appearance. However, it is also conceivable that the receiving space is not surrounded all around by the hollow part, but is provided in the form of a recess that is open to the outside. Even then, the fill of hard material particles can be easily introduced into the receiving space. It is conceivable that the receiving space is covered on its open side by means of a cover. This cover can, for example, be formed by a separate component. It is also conceivable that the cover is covered by an applied layer, for example a casting compound, for example a plastic compound.

Ein zusätzlicher Angriffsschutz lässt sich dann erreichen, wenn vorgesehen ist, dass zumindest eines der den Aufnahmebereich umgebenden Wandelemente von einem gehärteten Stahlwerkstoff gebildet ist. Vorzugsweise ist das gesamte Hohlteil von einem gehärteten Stahlwerkstoff gebildet.Additional attack protection can be achieved if it is provided that at least one of the wall elements surrounding the receiving area is made of a hardened steel material. Preferably, the entire hollow part is formed from a hardened steel material.

Eine bevorzugte Erfindungsvariante ist dergestalt, dass die Hartstoffpartikel metallisch sind, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Hartstoffpartikel aufweisen oder bestehen aus Metallkarbid, insbesondere aus Wolframkarbid, Titancarbid, Tantalkarbid und/oder Niobkarbid, und/oder aus Metallnitrid, insbesondere Bornitrid und/oder aus polykristalinem Diamant und/oder aus Keramik, insbesondere Siliziumkarbid.A preferred variant of the invention is such that the hard material particles are metallic, it being possible in particular for the hard material particles to have or consist of metal carbide, in particular tungsten carbide, titanium carbide, tantalum carbide and/or niobium carbide, and/or metal nitride, in particular boron nitride and/or made of polycrystalline diamond and/or ceramic, especially silicon carbide.

Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass die Hartstoffpartikel als Bruchstücke ausgebildet sind, mit vorzugsweise zueinander nicht parallelen Bruchflächen, wobei die Anzahl der zueinander nicht parallelen Bruchflächen eines Hartstoffpartikels mindesten 5 und vorzugsweise maximal 20 beträgt. Bei derartigen Geometrien bilden sich an der Oberfläche der Hartstoffpartikel scharfkantige Bereiche. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass diese scharfkantigen Bereiche die Trennscheibe eines Trennschneiders an ihrem Außenumfang zerstören. Insbesondere wird die Binderschicht der Trennscheibe hierdurch zerstört. Dies erhöht den Angriffsschutz deutlich.Preferably, it can be provided that the hard material particles are formed as fragments, with preferably non-parallel fracture surfaces, the number of non-parallel fracture surfaces of a hard material particle being at least 5 and preferably a maximum of 20. With such geometries, sharp-edged areas form on the surface of the hard material particles. It has surprisingly been shown that these sharp-edged areas destroy the cutting disk of a cutting cutter on its outer circumference. In particular, this destroys the binder layer of the cutting disc. This significantly increases attack protection.

Die Hartstoffpartikel lassen sich dann geeignet miteinander verbinden, und in einem matrixförmigen Strukturverband halten, wenn vorgesehen ist, dass das Lotmaterial als Kupferlot oder als Nickellot ausgebildet ist.The hard material particles can then be suitably connected to one another and held in a matrix-shaped structural structure if it is provided that the solder material is designed as copper solder or nickel solder.

Besonders bevorzugt kann es nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Verbindungsschicht von einem Klebstoff, insbesondere einem Zweikomponentenklebstoff gebildet ist, vorzugsweise von einem Graphitkleber gebildet ist. Der Klebstoff weist im Verhältnis zu den Hartstoffpartikeln ein relativ geringes Eigengewicht auf, sodass das Gesamtgewicht des Strukturelements vorteilhaft gering gehalten werden kann. Zudem kann der Klebstoff so modifiziert werden, dass er den angreifenden Bohrwerkzeugen oder Schneidwerkzeugen einen zusätzlichen Angriffswiderstand entgegenstellt. Es hat sich gezeigt, dass eine Verbesserung des Angriffsschutzes dann erfolgen kann, wenn der Klebstoff hochtemperaturfest ist. Dies kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise bedeuten, dass der Klebstoff bis mindestens 800 °C, vorzugsweise bis 900 °C besonders bevorzugt bis mindestens 1000 °C temperaturfest ist. Wird das Strukturelement einem Angriff durch ein Bohr- oder Schneidwerkzeug ausgesetzt, so entstehen dabei, durch die auftretende Reibung hohe Temperaturen an der Angriffsstelle. Dadurch dass der Klebstoff auch Temperatur fest ist, werden diese Temperaturen zuverlässig abgeleitet, ohne dass der Strukturverband, der durch die schützenden Hartstoffpartikel und den Klebstoff gebildet ist, maßgeblich beeinträchtigt wird. Abgetragenes Klebstoffmaterial bewirkt zusätzlich eine Verschmierung des angreifenden Werkzeugs an dessen Schneidgeometrie, was die Schneidwirkung herabsetzt.Particularly preferably, it can be provided according to the invention that the connecting layer is formed by an adhesive, in particular a two-component adhesive, preferably is formed by a graphite adhesive. The adhesive has a relatively low weight in relation to the hard material particles, so that the overall weight of the structural element can advantageously be kept low. In addition, the adhesive can be modified so that it provides additional attack resistance to the attacking drilling tools or cutting tools. It has been shown that attack protection can be improved if the adhesive is resistant to high temperatures. In the context of the invention, this can mean, for example, that the adhesive is temperature-resistant up to at least 800 ° C, preferably up to 900 ° C, particularly preferably up to at least 1000 ° C. If the structural element is exposed to attack by a drilling or cutting tool, high temperatures arise at the point of attack due to the friction that occurs. Because the adhesive is also temperature-resistant, these temperatures are reliably dissipated without significantly affecting the structural bond formed by the protective hard material particles and the adhesive. Removed adhesive material also causes the attacking tool to become smeared on its cutting geometry, which reduces the cutting effect.

Für die stoffschlüssige Verbindungsschicht können auch Harze, Leime, Polymere oder sonstige Materialien zum Einsatz kommen, die geeignet sind ein Verkleben der Trennscheibe, die für den Angriff auf das Strukturelement genutzt wird, zu fördern.For the cohesive connecting layer, resins, glues, polymers or other materials can also be used that are suitable for promoting sticking of the cutting disk that is used to attack the structural element.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass anstelle oder zusätzlich zu der stoffschlüssigen Verbindung ein rieselfähiger Stoff in zumindest einem Teil der Abstandsbereiche angeordnet ist. Als rieselfähige Stoffe können beispielsweise abrasive Materialien wie Sand oder Keramik verwendet werden. Diese Materialien fördern den Verschleiß der Trennscheibe. Insbesondere kann es so sein, dass die rieselfähigen Stoffe zumindest teilweise in die stoffschlüssige Verbindung eingebunden sind, bspw. als Füllstoff. Allerdings kann auch vorgesehen sein, dass der rieselfähige Stoff keine stoffschlüssige Verbindung eingeht. Er kann im Rahmen der Erfindung zusätzlich oder alternativ zu der stoffschlüssigen Verbindung vorliegen.In a further embodiment of the invention, it can be provided that instead of or in addition to the material bond, a free-flowing material is arranged in at least some of the spacing areas. Abrasive materials such as sand or ceramic can be used as free-flowing materials. These materials promote the wear of the cutting disc. In particular, the free-flowing materials can be at least partially incorporated into the material bond, for example as a filler. However, it can also be provided that the free-flowing material does not form a material bond. Within the scope of the invention, it can be present in addition to or as an alternative to the material bond.

Vorzugsweise ist es so, dass im Grenzbereich zwischen dem Hohlteil und den angrenzenden Hartstoffpartikeln zumindest einige der Hartstoffpartikel mit dem Hohlteil stoffschlüssig verbunden sind. Dies verbessert den Angriffschutz auch dann, wenn mit Schlagwerkzeugen und Bohr- oder Schneidwerkzeug kombiniert angegriffen wird. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch das Lotmaterial und/oder die Verbindungsschicht erfolgen, sodass sich ein geringer Teileaufwand ergibt.It is preferably the case that in the boundary region between the hollow part and the adjacent hard material particles, at least some of the hard material particles are cohesively connected to the hollow part. This improves attack protection even when attacks are combined with impact tools and drilling or cutting tools. The cohesive one Connection can be made, for example, through the solder material and/or the connecting layer, so that there is little cost of parts.

Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die mittlere Korngröße der Hartstoffpartikel im Bereich zwischen 1,7 mm und 2,4 mm beträgt. Hierdurch ergibt sich eine dichte Packung der Hartstoffpartikel, die überraschenderweise zu einem hohen Angriffsschutz führt.It can be particularly preferred that the average grain size of the hard material particles is in the range between 1.7 mm and 2.4 mm. This results in a dense packing of the hard material particles, which surprisingly leads to a high level of protection against attack.

Eine besonders geeignete Verwendung des Strukturelements ergibt sich dann, wenn es als Bügel eines Bügelschlosses, als Kettenglied einer Kette, als Gitterstab, als Tresorbauteil, als Briefkastenbauteil oder als Türbauteil gestaltet ist.A particularly suitable use of the structural element arises when it is designed as a shackle of a U-lock, as a chain link of a chain, as a grille bar, as a safe component, as a mailbox component or as a door component.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Strukturelements kann dadurch gekennzeichnet sein, dass mit Lotmaterial beschichtete Hartstoffpartikel in den Aufnahmebereich des Hohlteils gefüllt werden, dass dann unter Temperatureinwirkung das Lotmaterial in einen flüssigen oder pastösen Zustand überführt wird und dass anschließend die Temperatur abgesenkt wird, um wenigstens einen Teil der Hartstoffpartikel mittels des Lotmaterials stoffschlüssig derart miteinander zu verbinden, dass zumindest zwischen einem Teil der Hartstoffpartikel die Abstandsbereiche gebildet sind. Die Verwendung von bereits mit Lotmaterial beschichteten Hartstoffpartikeln ermöglicht eine einfache Fertigung. So können die Hartstoffpartikel, beispielsweise in Form einer Splitt-Schüttung in das Hohlteil eingefüllt werden, wobei sich eine gute Verteilung im Hohlteil ergibt. Anschließend kann das Lotmaterial unter Temperatureinwirkung in einen Schmelzzustand versetzt werden, der eine Verbindung der Hartstoffpartikel miteinander ermöglicht, um hierdurch eine Matrix zu schaffen, die die Abstandsbereiche zwischen den Hartstoff Partikeln bildet. Bedarfsweise kann, wie dies oben bereits beschrieben wurde, die Matrix dann mit einem Verbindungsmaterials zu Bildung einer Verbindungsschicht befüllt werden.A method according to the invention for producing a structural element can be characterized in that hard material particles coated with solder material are filled into the receiving area of the hollow part, that the solder material is then converted into a liquid or pasty state under the influence of temperature and that the temperature is then reduced by at least one Part of the hard material particles are to be cohesively connected to one another by means of the solder material in such a way that the spacing areas are formed at least between part of the hard material particles. The use of hard material particles already coated with solder material enables simple production. The hard material particles can be filled into the hollow part, for example in the form of a grit fill, resulting in a good distribution in the hollow part. The solder material can then be put into a melting state under the influence of temperature, which enables the hard material particles to be connected to one another, thereby creating a matrix that forms the spacing areas between the hard material particles. If necessary, as already described above, the matrix can then be filled with a connecting material to form a connecting layer.

Wenn vorgesehen ist, dass der Prozessschritt der Temperaturabsenkung in Form einer Abschreckung, vorzugsweise in einem Ölbad oder einer Wasseremulsion oder einem Wasserbad, durchgeführt wird, dann kann das Hohlteil, wenn es aus einem Stahlwerkstoff besteht, durch eine Abschreckhärtung gehärtet werden, wobei für diesen Härtungs-Vorgang vorteilhaft die Energie des Lötschritts für die Härtung genutzt wird, ohne dass eine separate und erneute Aufheizung des Hohlteils erforderlich wird.If it is intended that the process step of lowering the temperature is carried out in the form of a quenching, preferably in an oil bath or a water emulsion or a water bath, then the hollow part, if it consists of a steel material, can be hardened by quench hardening, for which hardening -The energy of the soldering step is advantageously used for hardening without the need for separate and renewed heating of the hollow part.

Wie dies oben bereits angedeutet wurde, kann die Verfahrensführung auch vorteilhaft so gesteuert sein, dass die Hartstoffpartikel mittels des Lotmaterials derart miteinander verbunden werden, dass sich mit den Verbindungsabschnitten eine Hohlmatrix bildet, und dass die Verbindungsabschnitte mittels eines Klebstoffs, insbesondere mit einem Zweikomponentenklebstoff, zumindest bereichsweise ausgefüllt werden, um die/eine Verbindungsschicht zu bilden, und dass der Klebstoff ausgehärtet wird.As already indicated above, the process can also be advantageously controlled in such a way that the hard material particles are connected to one another by means of the solder material in such a way that a hollow matrix is formed with the connecting sections, and that the connecting sections are at least partially filled by means of an adhesive, in particular with a two-component adhesive, in order to form the/a connecting layer, and that the adhesive is cured.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 in Prinzipdarstellung eine Verfahrensführung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Strukturelements,
2 das gemäß der Verfahrensfolge nach 1 hergestellte Strukturelement in einer Testsituation,
3 die Darstellung gemäß 2 in einer um 90° verdrehten Darstellung,
4 die Darstellung gemäß 3 in einer fortgeschrittenen Testsituation,
5 eine Detaildarstellung eines Strukturelements in schematischer Darstellung und
6 in Seitenansicht ein Strukturelement in Form eines Bügels für ein Bügelschloss.

The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments shown in the drawings. Show it:

1 a schematic representation of a process for producing a structural element according to the invention,
2 according to the procedural sequence 1 manufactured structural element in a test situation,
3 according to the representation 2 in a representation rotated by 90°,
4 according to the representation 3 in an advanced test situation,
5 a detailed representation of a structural element in a schematic representation and
6 in side view a structural element in the form of a bracket for a U-lock.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Verfahrensfolge zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Strukturelements 11. Zur Herstellung des Strukturelements 11 kommt ein Hohlteil 10 zum Einsatz, welches aus einem Stahlwerkstoff besteht. Das Hohlteil 10 kann beispielsweise von einem Hohlprofil gebildet sein, welches einen Aufnahmebereich 15 bildet. Dieser Aufnahmebereich 15 wird von Wandelementen 12, 13 und 17 umfangsseitig begrenzt. Dabei kann die Begrenzung des Aufnahmebereiches im Querschnitt des Hohlteils 10 umlaufend vorgenommen werden, wie die 1 bis 4 zeigen. Denkbar ist es jedoch auch, dass keine umlaufende Begrenzung vorgesehen ist, sondern der Aufnahmebereich 15 im Querschnitt nur bereichsweise von den Wandelementen 12, 13, 17 begrenzt und seitlich offen ist. 1 shows a schematic representation of a process sequence for producing a structural element 11 according to the invention. A hollow part 10 is used to produce the structural element 11, which consists of a steel material. The hollow part 10 can be formed, for example, by a hollow profile, which forms a receiving area 15. This receiving area 15 is circumferentially delimited by wall elements 12, 13 and 17. The delimitation of the receiving area in the cross section of the hollow part 10 can be carried out all the way around, as the 1 to 4 However, it is also conceivable that no peripheral boundary is provided, but the receiving area 15 in cross-section is only partially limited by the wall elements 12, 13, 17 and is open at the sides.

An einem längsseitigen Ende kann, das Hohlteil 10 seitlich mittels eines weiteren Wandelements 14 bodenseitig verschlossen sein. Gegenüberliegend dem bodenseitigen Wandelement 14 ist eine Öffnung vorgesehen, die Zugang zu dem Aufnahmebereich 15 schafft.At one long end, the hollow part 10 can be closed laterally by means of a further wall element 14 on the bottom side. Opposite the bottom wall element 14, an opening is provided which provides access to the receiving area 15.

Denkbar ist es, dass das Hohlteil 10 von einem Hohlprofil-Abschnitt in der gewünschten Länge abgelängt wird. Beispielsweise kann der Querschnitt des Hohlteils 10 quadratisch, rechteckig, rund oder in sonstiger Weise geeignet geformt sein.It is conceivable that the hollow part 10 is cut to the desired length from a hollow profile section. For example, the cross section of the hollow part 10 can be square, rectangular, round or shaped in another suitable way.

Das bodenseitige Wandelement 14 kann beispielsweise mit dem Hohlteil 10 in geeigneter Weise verbunden, beispielsweise verschweißt oder einteilig mit diesem ausgebildet, sein.The bottom-side wall element 14 can, for example, be connected to the hollow part 10 in a suitable manner, for example welded or formed as one piece therewith.

Wie 1 veranschaulicht, kann in den Aufnahmebereich 15 eine Schüttung, bestehend aus Hartstoffpartikeln 16, eingebracht werden. Die Hartstoffpartikel 16 werden dabei von Hartmetallpartikeln 16, insbesondere von Wolframkarbid-Teilchen gebildet. Denkbar ist es auch, dass zusätzlich oder alternativ zu den Wolframkarbid-Teilchen andere Karbide oder Nitride in Teilchenform vorhanden sind. Beispielsweise können Titankarbid, Tantalkarbide und/oder Bohrnitrit, etc. für die Hartstoffpartikel 16 verwendet werden. Vorzugsweise liegen die Hartstoffpartikel 16 mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich zwischen 1,7 mm bis 2,4 mm vor. Besonders bevorzugt sind die Hartstoffpartikel 16 mit einem Lotmaterial 16.1, beispielsweise in Kupferform ummantelt. Die ummantelten Hartstoffpartikel 16 bilden ein splittförmiges und schüttfähiges Material.How 1 illustrated, a bed consisting of hard material particles 16 can be introduced into the receiving area 15. The hard material particles 16 are formed by hard metal particles 16, in particular by tungsten carbide particles. It is also conceivable that in addition to or as an alternative to the tungsten carbide particles, other carbides or nitrides are present in particle form. For example, titanium carbide, tantalum carbides and/or drill nitrite, etc. can be used for the hard material particles 16. The hard material particles 16 are preferably present with an average particle size in the range between 1.7 mm and 2.4 mm. The hard material particles 16 are particularly preferably coated with a solder material 16.1, for example in copper form. The coated hard material particles 16 form a chip-shaped and pourable material.

Die Hartstoffpartikel 16 werden in den Aufnahmebereich 15 eingebracht, wobei der Aufnahmebereich 15 vollständig oder teilweise ausgefüllt werden kann. Dies veranschaulicht die zweite Darstellung von links in 1.The hard material particles 16 are introduced into the receiving area 15, whereby the receiving area 15 can be completely or partially filled. This is illustrated in the second illustration from the left in 1 .

In der 3. Darstellung von links ist veranschaulicht, dass das mit den Hartstoffpartikeln 16 befüllte Hohlteil 10 erhitzt wird, bis das Lotmaterial 16.1, welches die Hartstoffpartikel 16 umgibt, schmilzt, um eine Verbindung zwischen benachbarten Hartstoffpartikeln 16 in Form von Verbindungsschichten 16.2 aus Lotmaterial 16.1 herzustellen, wie dies auch 5 veranschaulicht.The third illustration from the left shows that the hollow part 10 filled with the hard material particles 16 is heated until the solder material 16.1, which surrounds the hard material particles 16, melts in order to create a connection between adjacent hard material particles 16 in the form of connecting layers 16.2 made of solder material 16.1 to produce, like this too 5 illustrated.

In der vierten Darstellung von links ist veranschaulicht, dass in einem anschließenden Prozessschritt das Hohlteil 10 abgekühlt wird, sodass das Lotmaterial 16.1 erstarrt und damit die feste Verbindung zwischen benachbarten Hartstoffpartikeln 16 hergestellt wird. In 5 ist dies näher verdeutlicht. Deutlich erkennbar bildet das Lotmaterial 16.1 die Verbindungsabschnitte 16.2 zwischen den einzelnen Hartstoffpartikeln 16. Weiterhin kann es so sein, dass das Lotmaterial 16.1 Verbindungsabschnitte 16.2 zu benachbarten Wandelementen 12, 13, 14 und/oder 17 herstellt, um eine feste Verbindung zwischen dem Hohlteil 10 und den Hartstoffpartikeln 16 herzustellen.The fourth illustration from the left shows that in a subsequent process step the hollow part 10 is cooled so that the solder material 16.1 solidifies and thus the firm connection between adjacent hard material particles 16 is established. In 5 this is clarified in more detail. Clearly visible, the solder material 16.1 forms the connecting sections 16.2 between the individual hard material particles 16. Furthermore, it can be the case that the solder material 16.1 creates connecting sections 16.2 to adjacent wall elements 12, 13, 14 and/or 17 in order to establish a firm connection between the hollow part 10 and to produce the hard material particles 16.

Vorzugsweise wird in diesen Abkühlschritt eine Abschreckhärtung integriert. Dabei wird das erwärmte Hohlteil 10 in ein Wasserbad oder in ein Ölbad eingetaucht und schlagartig abgekühlt. Hierdurch erfolgt eine Härtung der Wandelemente 12, 13, 14 und/oder 17.Preferably, quench hardening is integrated into this cooling step. The heated hollow part 10 is immersed in a water bath or an oil bath and suddenly cooled. This causes the wall elements 12, 13, 14 and/or 17 to harden.

Aufgrund der unregelmäßigen Außenkontur der Hartstoffpartikel 16 ergeben sich zwischen benachbarten Hartstoffpartikeln 16 Abstandsbereiche, die weder von Lotmaterial 16.1 noch von den Hartstoffpartikeln 16 befüllt sind. Es ergibt sich mithin eine matrixartige Struktur, die diese Abstandsbereiche als Hohlkammern aufweist.Due to the irregular outer contour of the hard material particles 16, there are distance areas between adjacent hard material particles 16 that are not filled by either solder material 16.1 or the hard material particles 16. This results in a matrix-like structure which has these spacing areas as hollow chambers.

In dem letzten Bild in 1 ist dargestellt, dass in den Aufnahmebereich 15 des Hohlteils 10 eine Verbindungsschicht 16.2 eingefüllt wird. Diese Verbindungsschicht 16.2 wird von einem Klebstoff gebildet, der flüssig in den Aufnahmebereich 15 über die geöffnete Seite des Hohlteils 10 eingefüllt wird. Die Verbindungsschicht 16.2 füllt die Abstandsbereiche zwischen den Hartstoffpartikeln 16 zumindest teilweise aus. Damit wird eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung zwischen benachbarten Hartstoffpartikeln 16 und/oder im Übergangsbereich zwischen Hartstoffpartikeln 16 und zumindest einem Teil der Wandelemente 12, 13, 14 und/oder 17 geschaffen.In the last picture in 1 it is shown that a connecting layer 16.2 is filled into the receiving area 15 of the hollow part 10. This connecting layer 16.2 is formed by an adhesive that is filled in liquid form into the receiving area 15 via the open side of the hollow part 10. The connecting layer 16.2 at least partially fills the spacing areas between the hard material particles 16. This creates an additional material-locking connection between adjacent hard material particles 16 and/or in the transition area between hard material particles 16 and at least some of the wall elements 12, 13, 14 and/or 17.

Abschließend wird die Verbindungsschicht 16.2 ausgehärtet. Dann ergibt sich der in 5 schematisch dargestellte Strukturverband des Strukturelements 11.Finally, the connecting layer 16.2 is hardened. Then the result is in 5 schematically illustrated structural association of structural element 11.

2 veranschaulicht schematisch eine Testsituation, bei der ein Angriff auf das gemäß 1 gefertigte Strukturelement 11 mittels einer Trennscheibe 20 durchgeführt wird. 2 schematically illustrates a test situation in which an attack on the according to 1 manufactured structural element 11 is carried out by means of a cutting disk 20.

Wie diese Darstellung veranschaulicht, erfolgt der Angriff über die Außenseite eines Wandelements 13 des Strukturelements 11. Wenn, wie dies oben erläutert wurde, das Wandelement 13 gehärtet ist, so stellt das Wandelement 13 der Trennscheibe 20 bereits einen hohen Angriffswiderstand entgegen. Eine Härtung eines Wandelements ist im Rahmen der Erfindung allerdings nicht zwingend erforderlich.As this illustration shows, the attack occurs via the outside of a wall element 13 of the structural element 11. If, as explained above, the wall element 13 is hardened, the wall element 13 already offers a high resistance to attack by the cutting disc 20. Hardening of a wall element is not absolutely necessary within the scope of the invention, however.

3 veranschaulicht, dass die Durchdringung des Wandelements 13 bereits weiter fortgeschritten ist. In 4 trifft die Trennscheibe 20 dann auf die an das Wandelement 13 angrenzenden Hartstoffpartikel 16. Aufgrund der Härte der Hartstoffpartikel 16 wird die Trennscheibe 20 an ihrem Außenumfang geschädigt. Unterstützt wird diese Schädigung mit der gewählten Scharfkantigkeit der in Splittform vorliegenden Hartstoffpartikel. Insbesondere wird die Binderschicht der Trennscheibe hierdurch zerstört, was infolge eine rasche DurchmesserVerkleinerung der Trennscheibe 20 bewirkt. 3 illustrates that the penetration of the wall element 13 has already progressed further. In 4 the cutting disk 20 then hits the hard material particles 16 adjacent to the wall element 13. Due to the hardness of the hard material particles 16, the cutting disk 20 is damaged on its outer circumference. This damage is supported by the selected sharpness of the hard material particles in chip form. In particular, the binder layer of the cutting disk is thereby destroyed, which results in a rapid reduction in the diameter of the cutting disk 20.

Die Verbindungsschicht 19 hält die Hartstoffpartikel 16 zusätzlich zu der Verbindung, bewirkt durch das Lotmaterial 16.1 im Strukturverbund. Vorzugsweise ist die Verbindungsschicht 19 von einem Klebstoff gebildet, der eine hohe Warmfestigkeit aufweist.The connecting layer 19 holds the hard material particles 16 in addition to the connection, caused by the solder material 16.1 in the structural composite. Preferably, the connecting layer 19 is made of a Adhesive is formed which has a high heat resistance.

Denkbar ist es, dass der Klebstoff von einem Graphitkleber gebildet ist. Die Verbindungsschicht 19 führt die beim Trennvorgang entstehende Reibwärme ab, so dass eine Erweichung der Verbindungsschicht 19, bewirkt durch das Lotmaterial 16.1 nicht stattfinden kann.It is conceivable that the adhesive is formed from a graphite adhesive. The connecting layer 19 dissipates the frictional heat generated during the separation process, so that softening of the connecting layer 19 caused by the solder material 16.1 cannot occur.

Diese Maßnahmen führen in Summe dazu, dass die Trennscheibe 20 bereits nach kurzer Dauer ihren maximalen Verschleißzustand erreicht hat und ausgewechselt werden muss. Eine neu angesetzte Trennscheibe 20 erleidet in kurzer Zeit das gleiche Schicksal, wie die zuvor eingesetzte Trennscheibe 20.All in all, these measures mean that the cutting disk 20 has reached its maximum state of wear after just a short period of time and has to be replaced. A newly installed cutting disk 20 soon suffers the same fate as the previously inserted cutting disk 20.

In 6 ist ein denkbares Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Strukturelement 11 gezeigt. Das Strukturelement 11 bildet dabei den Bügel eines Bügelschlosses. Der Bügel weist hierzu zwei zueinander beabstandete Schenkel auf, die über einen Bogenabschnitt einteilig miteinander verbunden sind, um das Hohlteil 10 zu bilden. Das Hohlteil 10 ist mit einer Eintiefung versehen, die sich über die beiden Schenkel und den Bogenabschnitt durchgehend erstreckt. Diese nach außen offene Eintiefung ist in Form einer Nut ausgebildet und bildet dem Aufnahmebereich 15. In 6 ist die offene Seite der Nut dem Betrachter zugewandt ist. Die Eintiefung ist mit den Hartstoffpartikeln 16, dem Lotmaterial 16.1 und der Verbindungsschicht 19 in der oben beschriebenen Weise zumindest teilweise ausgefüllt.In 6 a conceivable exemplary embodiment of a structural element 11 according to the invention is shown. The structural element 11 forms the bracket of a U-lock. For this purpose, the bracket has two legs spaced apart from one another, which are connected to one another in one piece via an arch section in order to form the hollow part 10. The hollow part 10 is provided with a recess which extends continuously over the two legs and the arch section. This recess, which is open to the outside, is designed in the form of a groove and forms the receiving area 15. In 6 the open side of the groove faces the viewer. The recess is at least partially filled with the hard material particles 16, the solder material 16.1 and the connecting layer 19 in the manner described above.

An den freien Enden der Schenkel sind Bügelenden 18 gebildet. Diese Bügelenden sind in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise geeignet ausgebildet und dienen dazu ein die beiden Bügelenden 18 verbindendes Verschlussstück aufzunehmen.Temple ends 18 are formed at the free ends of the legs. These temple ends are suitably designed in the manner known from the prior art and serve to accommodate a closure piece connecting the two temple ends 18.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen mithin gemäß der Erfindung Strukturelemente 11 für einen Sicherheitsaufbau, mit einem Hohlteil 10, das einen Aufnahmebereich 15 aufweist, der mittels eines oder mehreren Wandelementen 12, 13, 14 des Hohlteils 10 zumindest bereichsweise begrenzt ist. Der Aufnahmebereich 15 nimmt einen Verbundwerkstoff auf, wobei der Verbundwerkstoff Hartstoffpartikel 16 aufweist, wobei zumindest ein Teil benachbarter Hartstoffpartikel 16 mittels eines Lotmaterials 16.1 im Bereich von Verbindungsabschnitten 16.2 miteinander verbunden sind. Zumindest ein Teil benachbarter Hartstoffartikel 16 ist bereichsweise zueinander unter Bildung von Abstandsbereichen beabstandet angeordnet. Wenigstens ein Teil der Abstandsbereiche ist mittels einer Verbindungsschicht 16.2 ausgefüllt, wobei die Verbindungsschicht 16.2 die benachbarte Hartstoffelement 16 stoffschlüssig miteinander verbindet.The embodiments described above therefore show structural elements 11 for a safety structure according to the invention, with a hollow part 10 which has a receiving area 15 which is at least partially delimited by one or more wall elements 12, 13, 14 of the hollow part 10. The receiving area 15 receives a composite material, the composite material having hard material particles 16, at least some of the adjacent hard material particles 16 being connected to one another by means of a solder material 16.1 in the area of connecting sections 16.2. At least some of the adjacent hard material articles 16 are arranged at a distance from one another in some areas to form spacing areas. At least some of the spacing areas are filled with a connecting layer 16.2, the connecting layer 16.2 connecting the adjacent hard material elements 16 to one another in a materially bonded manner.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3630429 C2 [0002]

Claims

Structural element (11) for a security structure, with a hollow part (10) which has a receiving area (15) which is at least partially delimited by means of one or more wall elements (12, 13, 14) of the hollow part (10), the receiving area (15 ) accommodates a composite material, the composite material having hard material particles (16), at least some of adjacent hard material particles (16) being connected to one another by means of a solder material (16.1) in the area of connecting sections (16.2), and at least some of adjacent hard material particles (16) are arranged spaced apart from one another at least in some areas to form spacing areas, characterized in that at least some of the spacing areas are filled at least in some areas by means of a connecting layer (19), the connecting layer (19) connecting the adjacent hard material element (16) to one another in a materially bonded manner, and/or that at least some of the spacing areas are at least partially filled with a free-flowing substance.

Structural element (11) according to Claim 1 , characterized in that the hollow part (10) is formed by a steel part in which the wall elements are integrally connected to one another, wherein it is preferably provided that the steel part is formed completely or at least partially by a hollow profile section, or in which the wall elements (13) are coupled to one another by means of a connection.

Structural element (11) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the hollow part (10) surrounds the receiving space (15) in a cross-sectional area and/or that the hollow part (10) has a cross-sectional area in which the receiving area (15) is introduced in the form of an outwardly open recess, in particular in the form of a groove.

Structural element (11) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that at least one of the wall elements (12, 13, 14) surrounding the receiving area (15) is formed from a hardened steel material.

Structural element (11) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the hard material particles (16) are metallic, wherein it can be provided in particular that the hard material particles comprise or consist of metal carbide, in particular tungsten carbide, titanium carbide, tantalum carbide and/or niobium carbide, and/or metal nitride, in particular boron nitride and/or polycrystalline diamond and/or ceramic, in particular silicon carbide, wherein it is preferably provided that the hard material particles (16) are designed as fragments with fracture surfaces that are not parallel to one another, wherein the number of fracture surfaces that are not parallel to one another of a hard material particle (16) is at least 5 and preferably a maximum of 20.

Structural element (11) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the solder material (16.1) is designed as copper solder or as nickel solder.

Structural element (11) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the connecting layer (16.2) is formed by an adhesive, in particular a two-component adhesive, preferably is formed by a graphite adhesive.

Structural element (11) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the connecting layer (19) connects at least some of the hard material particles (16) to the hollow part (10) in a material-locking manner.

Structural element (11) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the average grain size of the hard material particles (16) is in the range between 1.7 mm and 2.4 mm.

Structural element (11) according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that it is the shackle of a U-lock, a chain link of a chain, a grille bar, a safe component, a mailbox component or a door component.

Structural element (11) according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that hard material particles (16) coated with solder material (16.1) are cohesively connected to one another by means of solder material (16.1), such that the spacing areas are formed at least between some of the hard material particles (16).

Structural element according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that the hard material particles (16) are connected to one another by means of the solder material (16.1) in such a way that a hollow matrix is formed with the connecting sections (16.2), and that the connecting sections (16.2) are connected using an adhesive, in particular a two-component adhesive, be filled at least partially in order to form the connecting layer (19), and that the adhesive is cured.