DE2130643B2 - Vorrichtung zur herstellung einer nietverbindung - Google Patents

Description

seits dem mittlren Wen (-J') der Durchmesser /tiSSiin eines sCchen Spiels

(D und d) des großen Querschnitts und des kleinen Zwischenraumes beeinträchtigt natürlich die Dicluhei;

Querschnitts dieses konischen Teiles (9,13) liegt, der Verbindung. Wie Dauerversuche gezeigt haben,

wobei der konische Teil (9,13) des Niets eine im führt das Fehlen einer Ausdehnung des Schaftes au:

wesentlichen zwischen 1 und 15°/₀ liegende Nei- der Seite des ersten Nietkopfes darüber hinaus noch

gung aufweist, während das Verhältnis des Durch- 35 zu einem ganz besonders schwerwiegenden Nachteil,

messers (D) seines großen Querschnitts zum Durch- Wird die Verbindung einer Wechselbeanspruchung

messer (d) seines kleinen Querschnitts im wesent- unterworfen, so zeigt eine unter Verwendung von

liehen zwischen 1,05 und 1,25 liegt (1,05 < DId Titannieten üblicher Art genietete Probe einen erheb-

< 1,25). Hch kleineren Ermüdungs- oder Dauerfestigkeitswert

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 40 (etwa zwei- bis zehnmal geringer) als eine gleiche

kennzeichnet, daß der konische Teil (9, 13) des Probe, welche mit Nieten genietet ist. bei denen über

Schaftes sich in einem zylindrischen Teil (10, 14) ihre ganze Länge Einzwängkräfte oder PreBwirkungen

foitsetzt, dessen Querschnitts-Durchmesser (d) zwischen den Blechen und dem Schaft hervorgerufen

gleich demjenigen des kleinen Querschnitts des werden.

konischen Teils (9, 13) ist. 45 Die Konstrukteure, die leichte Verbindungen mit

hoher Festigkeit schaffen müssen, wie z. B. in der Luftfahrt, stehen deshalb vor folgender Alternative.

Sie können einerseits Niete aus einem Material mit

erhöhten mechanischen Festigkeitseigenschaften ver-50 wenden. In diesem Fall kann, wie vorstehend ei läutert

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung der wurde, nach dem Nietvorgang ein Spiel zwischen den

im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art. Blechen und dem Niet verbleiben, und es sind in

Bei hochbeanspruchten Nietverbindungen, wie sie jedem Fall die hervorgerufenen Einzwängkräfte oder

in der Luftfahrt und auch auf anderen Gebieten be- Preßwirkungen derart gering, daß die Dauerfestigkeit

nötigt werden, müssen die Niete aus Metallen oder 55 bzw. der Ermüdungswiderstand stark herabgesetzt ist.

Legierungen mit erhöhten mechanischen Eigenschaften Die andere Möglichkeit besteht in der Verwendung

oder Festigkeitswerten bestehen, wobei deren Grenze »weicherer« Nieten, die sich beim Nietvorgang aus-

nur durch die Notwendigkeit gegeben ist, beim Niet- reichend verformen, um den Zwischenraum zwischen

Vorgang einen zweiten Kopf zu bilden. Die Art des den Flächen auszufüllen und Einzwängkräfte oder

Metalls muß daher so sein, daß sie die Ausführung 60 Preßwirkungen herbeizuführen. In diesem Fall erweist

dieses Formvorganges gestattet. sich jedoch die mechanische Festigkeit solcher Niete

Bei den herkömmlichen Nieten mit erhöhten Festig- als unzureichend im Hinblick auf die Beanspruchungen,

keitseigenschaften ist der Durchmesser des Schaft- denen sie unterworfen werden,

querschnitts geringfügig kleiner als derjenige des Um dieser Alternative zu entgehen, ist seitens des

Loches, welches den Schaft aufnimmt, derart, daß das 65 Erfinders daran gedacht worden, Niete mit einem

Spiel zwischen den beiden Oberflächen in der Größen- konischen Teil zu verwenden, die vor der Bildung des

Ordnung einiger hundertstel Millimeter bis zu einem zweiten Kopfes in konische, in den Blechen vorge-

oder zv,2i zehntel Millimetern liegt. sehene Löcher eingeführt werden. Durch ein solches

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der Außenseite desselben beim Nicivor^.r.ii \ on diesem Kopfende her 7um Flieikn ir Litngsnchiunfi cehrach! werden. Dies erfordert besondere Finnchtungen ;tir Aufbringung der dazu benötigten hohen Kräfte. Fs ist dabei nicht auszuschneiden, dan grolkrc Materi;»!- verschiebungen sich an einzelne Stellen ungiinstii: auf die Qualität der Nietverbindung auswirken.

Um bei der Herstellung, einer Nietverbindung die Bildung des Schließkopfes /u erleichtern und in» Bedarfsfall auch ein leichtes Abtrennen desselben πι ermöglichen, ist in der britischen Patentschrift 2(0 -121 vorgeschlagen worden, d.'s Ende des Nietseluftcs mit einer im Querschnitt V-förmigen Kreuznut /u vorsehen. Bei der dargestellten Ausführung ist der Nietschaft dabei über seine gesamte Länge leicht konisch.

Zur Verhinderung von Querkräften bei Nielverbin-

vvnM mit da t «fiiuUtug ;>ut omt,-»» l»o uu.l jMa Weise cvicutx, ο tun- d:U'< >t;uu K>mi\)\!i-.\,u.- \ .«»·■■<< t> (»injirn odrt Hilf.MHtttol !vn«>Oö( \\VAt«Mi Pi.-· H.mstelhiist.·. :vlindiis_v"Hci I ."S¹UvI inii Pun Un>."--."..-iU ί * χ Λ<·\\ iUitivjiobenci» liiTU.'ru strlll rinru Attvitvs;u<s \ltⁱlt< \\>·\ Art d.u. vlei wrvU-t dc-ti I uu;ii: %iv:ifllo« W .'ι*.-..mi^v nodi sonstiü.t- l>r>on.lr(v \ oik.Munui:.*i\ .ili'iili-it

Pie Quervoisp.iniutiiiiri», .iir ilur Mrtvintülwt'-iio unter lien beulen ΝιΠΚΛρϊοη UmIto. ν.ι1'.·-··ιΊη .U.¹ nniierfesiijikcif und ilen I liutwhinu-.uiil.-f.t.-ui.l «lii \'crbiinlut»H tu riheMii lirm M:ilV \ ^ι-ίμ-|ιγ> luit>ou inshesotuln'r p.r/fi^.l, il;tH ilir lllri Iu" Ih*I "..'liltoit N γ·ι hiiulimp.eii Ιί1ιψ> ilr·. Sih;ilIr·, kriiit¹ /««in'ii ΜΐιΓ\\Γίΐι"ΐ\. in deiu-'i dei Wiilef.iiiiiil Kru.rtifUvi ur. Ιι··«Μι\,1ιί( .'uü

beanspruchungen merklich geringer als in anderen Zonen ist. Trotz der sehr großen Anzahl von Lastwechseln, denen die Probestücke unterworfen wurden, konnten insbesondere auch keine Brüche unterhalb der Nietköpfe festgestellt werden.

Dies alles zeigt den wesentlichen Vorteil der gemäß der Erfindung ausgebildeten Verbindungen, die sich im Vergleich zu bekannten Verbindungen durch einen um das Zwei- bis Zehnfache höheren Wert der Dauerfestigkeit bzw. des Ermüdungswiderstandes auszeichnen und deren Herstellung bei alledem keinerlei besondere Schwierigkeiten mit sich bringt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführung setzt sich der konische Teil des Niets in einem zylindrischen Teil fort, dessen Querschnittsdurchmesser gleich demjenigen des kleinen Querschnitts des konischen Teiles ist. Hierdurch kann der gleiche Niet für Verbindungen von Blechen unterschiedlicher Stärke verwendet werden. Damit ergibt sich ein großer Anwendungsbereich des Niets und eine erhebliche Verringerung der Zahl der erforderlichen Typenreihen. Es werden somit Vorteile bei der Lagerung erzielt, und es wird die Zahl der Fertigungswerkzeuge klein gehalten.

Das vorstehende Ende des zylindrischen Teiles des Niets gestattet außerdem beim Setzen desselben ein einwandfreies und praktisches Zentrieren des Niets in Seinem i^ocu.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnun im einzelnen erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 schematisch eine übliche Nietung, wie sie bereits erläutert wurde,

F i g. 3 und 4 zwei Ausführungsformen eines Niets, der die Herstellung der Nietverbindung gestattet und

F i g. 5, 6 und 7 schematisch in verschiedenen Stufen die Herstellung einer Verbindung.

Der in F i g. 3 dargestellte Niet 7 umfaßt einen Senkkopf 8 und einen Schaft mit einem konischen Teil 9 von der Länge L und einem zylindrischen Endteil 10. In ähnlicher Form weist der in F i g. 4 wiedergegebene Niet 11 einen runden abgeflachten Kopf 12 und einen Schaft mit einem konischen Teil 13 von der Länge L und einem zylindrischen Endteil 14 auf.

Die großen Querschnitte der konischen Teile dieser Niete haben einen Durchmesser D, während die kleinen Querschnitte jeweils einen Durchmesser d aufweisen.

Als Beispiele sind in der nachstehenden Tabelle jeweils in Millimetern die Werte der Größen L. d, D und ihre Toleranzen für eine Reihe von Nieten aus Titan angegeben, die zur Verbindung von Blechen aus einer Aluminiumlegierung bestimmt sind, wie sie üblicherweise in der Luftfahrt verwendet werden. Dabei bedeutet das Zeichen <z den Nenndurchmesscr der zur Aufnahme der Niete bestimmten Löcher.

0	1,8	L	2,40	d	2,63	D	0,05
2,50	2,4	T 0,2	3,20	T 0,04	3,43	ψ	0,05
3,30	2,70	+ 0,2	3,60	T 0,05	3,83		0,05
3,70	3,00	ΐθ,25	4,00	ΐ0,05	4,23	:ρ	0,05
4,10	3,60	^0,25	4,80	ψ 0,06	5,03	:f	0,05
4,90	4,20	T 0,25	5,60	ψ 0,06	5,83	1F	0,05
5,70	1F 0,25	T 0,06	1F

F i g. 5 zeigt schematisch zwei miteinander zu verbindende Bleche 15 und 16 mit einem durch dieselben hindurchgehenden zylindrischen Loch 17. Mit gestrichelten Linien ist dabei ein Niet angedeutet, der zur Herstellung der Verbindung dient und mit Bezug auf das Loch 17 so dimensioniert ist, wie es die vorstehende Tabelle angibt. Beim Setzen des Niets wird dieser unter Krafteinwirkung in das zylindrische Loch 17 eingetrieben (F i g. 6). Dabei erfahren die Bleche 15 und IG eine Verformung in denjenigen Zonen, die dem konischen Teil des Schaftes in seinem den Lochdurchmesser überschreitenden Durchmesserbereich gegenüberliegen. Bereits vor der Bildung des zweiten Kopfes liegt das verformte Blech in diesen Zonen ohne Spiel und unter der Wirkung von Einzwäng- oder Preßkräften an dem entsprechenden Teil des Schaftes an.

Die Verteilung der Pressungen bzw. Quervorspannungen ist in dem der F i g. 6 zugeordneten Diagramm schematisch durch die Kurve C₁ gezeigt. Diese Verteilung hat ihren maximalen Wert unter dem vorgeformten Nietkopf und fällt dann bis zu einem bestimmten Querschnitt ab.

Die durch die Bildung des Schließ! t>fes hervorgerufenen Pressungen bzw. Quervorspannungen in den den gestauchten Partien benachbarten Zonen 18 sind in ihrer Verteilung längs des Nietschaftes in dem dei F i g. 7 zugeordneten Diagramm schematisch durcli die gestrichelte Linie C₂ angedeutet. Damit ergibt sicli eine resultierende Verteilung dei Preßkräfte bzw. Quervorspannungen, wie sie in diesem Diagramm durch die Kurve C₃ angegeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

In F i g. 1 der Zeichnung ist ein herkömmlicher Patentansprüche: Niet 1, beispielsweise aus Titan oder einer Titanlegierung, dargestellt, der die beiden Bleche 2 und 3 mit-

1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens einander vereinigen soll. Das Spiel, welches der Niet zur Herstellung einer Blechverbindung mit aus 5 in seinem Aufnahmeloch hat, ist in dieser Figur stark

Metall oder einer Legierung mit erhöhten mecha- übertrieben dargestellt.

nischen Eigenschaften oder Festigkeitswerten, ins- Das Stauchen des vorstehenden Endes des Schaftes

besondere aus Titan oder einer Titanlegierung be- verformt den Niet und die Bleche, wie es schematisch

stehendem, einen vorgeformten Kopf und einen in F i g. 2 dargestellt ist. Der Niet nimmt dabei eine

am Ende zur Bildung eines Schließkopfs dienenden io leicht konische, sich zum zweiten Kopf hin erweiternde

Schaft aufweisendem Niet, wobei der Niet, der Form an. In denjenigen Bereichen, die nahe den ge-

zwischen dem vorgeformten Kopf und einem End- stat-:hten Zonen liegen, wie z. B. an der Stelle 5, hat

teil seines Schaftes einen konischen Teil mit auf der Niet eine starke Verbreiterung oder Durchmesser-

der Seite des Kopfes liegendem großem Querschnitt zunähme erfahren (in F i g. 2 übertrieben dargestellt),

aufweist, in ein zylindrisches Loch in den Blechen 15 Sein Schaft befindet sich hier in dichter Berührang mit

eingesetzt wird, danach am Schaftsnde ein zweiter den Blechen, die durch die Ausdehnung des Schaftes

Nietkopf durch ι* eßkräfte gebildet wird und dabei im Verlauf der Stauchoperation verformt worden sind,

das Schaftmaterial in die Blechwände derart hinein- Diese Erscheinung führt zu Einpreßwirkungen zwi-

deformiert wird, daß in Schaftlängsrichtung der- sehen den Blechen und dem Schaft, die im Hinblick

artige Quervorspannungen gebildet werden, daß 20 auf eine P luerbeanspruchung und das Ermüdungs-

im Hinblick auf die Betriebsspannungen beim verhalten behr vorteilhaft sind. Dagegen ist in den-

praktischen Einsatz der Blechverbindung an jedem jenigen Bereichen, wie z. B. an der Stelle 6, die dem

Schaftquerschnitt die günstigsten Festigkeitsver- vorgeformten Kopf des Niets benachbart sind und

hälinisse entstehen, dadurch ge kenn- damit von der gestauchten Zone weiter weg Hegen,

zeichnet, daß der Durchmesser des Loches 25 eine Verformung des Niets nicht wahrnehmbar, so daß

(17) im wesentlichen zwischen einerseits dem nach dem Nietvorgang in diesem Bereich ein gewisses

Durchmesser des kleinen Querschnitts (d) des Spiel zwischen dem Niet und den Blechen o^cnen

konischen Teiles (9,13) des Niets (7 U) und anderer- bleiben kann ui d jedenfalls Einpreßwirkungen prak-