DE2365761C3 - Verbindungselement zum mechanischen Verbinden zweier Metallteile - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verbindungselement der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die US-PS 33 14 325 bekanntgewordenen Art.

Aus der US-PS 33 14 325 sind Verbindungselemente bekanntgeworden, welche zwischen Bleche oder Metallplatten eingelegt werden. Beim Zusammenpressen der Bleche oder Metalltafeln dringen die Verbindungselemente unter Verformung in das Material derselben ein, so daß im Wege einer Kaltverbindung ein entsprechendes Verbundblech entsteht.

Voraussetzung ist hierfür, daß die Verbindungselemente selbst aus einem härteren Material bestehen als die beiden miteinander zu verbindenden Bleche. Um einen entsprechenden »Verankerungseffekt« zu erzielen, müssen die Verbindungselemente eine bestimmte so Form aufweisen. Bei dem genannten Vorschlag werden im Querschnitt H-förmige, rotationssymmetrische Teile verwendet, wobei sich beim Zusammenpressen der Blechtafeln die Stege des Querschnittes nach außen abbiegen und dementsprechend im Material verankern sollen.

Obwohl das bekannte Verfahren einleuchtend ist, dürfte es in der Praxis kaum Bedeutung haben. Die Praxis zeigt nämlich, daß Verbindungselemente, die entsprechend härter als die zu verbindenden Teile sind, sich beim Verpressen nicht oder nicht in der gewünschten Weise verformen, so daß es nicht zu einer entsprechenden Verankerung kommen kann. Wenn jedoch das Material der Verbindungselemente so weich gewählt wird, daß der Verformungsvorgang an sich ⁶S einsetzen könnte, dann wird das Verbindungselement zwischen den Blechen flachgedrückt, so daß wiederum keine Verbindung in Form einer Verankerung zustande kommt Das Verbindungselement sollte zur Hälfte in das eine Blech und zur anderen Hälfte in das andere Blech eindringen. Bei Verbindungselementen aus relativ weichem Material läßt sich jedoch dieser Vorgang nicht mehr entsprechend steuern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verbindungselemente der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch die US-PS 33 14 325 bekanntgewordenen Art insoweit zu verbessern, daß bei einer sehr einfachen Montage der Verbindung ohne die Notwendigkeit besondere Vorrichtungen bei der Montage anzusetzen, vor allem auch eine festere und schwer lösbare Verbindung erreicht ist

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 6 vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen zu dieser Aufgabenlösung beansprucht sind.

Es ist z. B. aus der FR-PS 20 47 139 bekanntgeworden, bei Sprengplattierverfahren Drahtwendeln als Abstandshalter zu benutzen. Bei Sprengplattierverfahren werden zwei Metallplatten im Abstand voneinander angeordnet Auf die obere Platte wird eine entsprechende Sprengstoffschicht aufgebracht und gezündet Unter dem Explosionsdruck gehen dann die Platten unmittelbar miteinander eine Kaltverschweißung ein. Ein entsprechender Abstand zwischen den beiden Platten ist erwünscht, damit die obere Platte unter dem Explosionsdruck eine entsprechende Anfangsgeschwindigkeit erhält mit der sie auf die untere Platte aufschlägt. Die als Abstandshalter verwendeten Drahtwendeln bestehen im allgemeinen aus weicherem Material im Vergleich zu den Metallplatten. Sie sollen gerade das Gewicht der oberen Platte und der Sprengstoffschicht tragen können — ansonsten jedoch der Beschleunigung der oberen Platte keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzten. Die Drahtwendeln werden dementsprechend bei dem Sprengplattierverfahren lediglich flachgedrückt. Sie können sich jedoch im Material selbst auch mangels einer Metallseele nicht verankern.

Es ist außerdem durch die CH-PS 49 654 und durch die US-PS 22 92 467 auf dem Gebiet der Verbindungen von Bolzen bzw. Stahlteilen in Löchern von Teilen bekanntgeworden, an den Verbindungsflächen Drahtwendelteile einzupressen. Jedoch sind die sonstigen technischen Verhältnisse ganz anders gelagert als bei der Erfindung.

Der gemäß der Erfindung erzielte Fortschritt liegt also darin, daß Drahtwendeln mit Innenseele ziemlich preiswerte Verbindungselemente für den angegebenen Zweck darstellen, die in ihrer Länge beliebig der Längserstreckung der zu verbindenden Flächen und durch Biegung der Innenseele beliebigen Formen, z. B. Krümmungen, angepaßt werden können. Die Verbindung der Metallteile erfolgt durch einen einfachen Preßvorgang, bei dem keine zusätzlichen Halterungen oder Werkzeuge benötigt werden. Die Verbindung ist sehr haltbar und auch gegen starke Temperaturunterschiede unempfindlich.

Bei Beginn des Preßvorganges dringen die Wendelkuppen der Drahtwendel gleichmäßig in die zu verbindenden Metallteile ein, bis sich die Metallteile auf die Stärke der Metallseele einander genähert haben. Erst dann wird unter einem etwas höheren Preßwiderstand die Metallseele selbst von dem Material der beiden Metallteile iimflossen. Rs ist also bei Verwen-

dung des Verbindungselementes gemäß der Erfindung ausgeschlossen, daß dieses einseitig nur in das eine oder andere Metallteil eingepreßt wird. Die Wendelkuppen selbst werden nicht oder nur geringfügig verformt. Das Material der Metallteile fließt jedoch in den Raum S hinter die Wendelkuppen ein, wodurch der gewünschte Verankerungseffekt erzielt wird. Es ist nach dem Preßvorgang nicht mehr möglich, auch unter Anwendung relativ großer Kräfte, die beiden Metallteile voneinander vi trennen. ι ο

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt von zwei miteinander zu verbindenden Platten mit dazwischen angeordnetem Verbindungselement,

F i g. 2 schaubildlich das gemäß F i g. 1 verwendete Vei bindungselement,

Fig.3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 1, wobei als Verbindungselement eine Drahtwende) mit zwei Seelendrähten verwendet wird,

Fig.4 schaubildlich das in Fig.3 verwendete Verbindungselement,

F i g. 5 ähnlich F i g. 1 einen Querschnitt, wobei als Verbindungselement eine Drahtwendel mit bandförmiger Innenseele verwendet wird,

F i g. 6 schaubildlich das gemäß F i g. 5 verwendete Verbindungselement,

F i g. 7 einen Querschnitt durch ein Preßgesenk bei dem Aufpressen eines Rohrheizkörpers auf eine Platte.

F i g. 8 einen Querschnitt bei der Verbindung zweier Blechtafeln,

F i g. 9 einen Querschnitt durch eine Anordnung, bei der zwei Blechtafeln mit ihren Stirnseiten miteinander verbunden werden,

Fig. 10 einen Querschnitt durch eine Preßform beim Aufpressen eines Rohrheizkörpers auf eine Bratpfanne,

F i g. 11 schematisch die Befestigung von Rohren, z. B. Kühlrohren, auf einem Aluminiumblech.

Gemäß der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform dient eine Drahtwendel 1 aus ziehhartem Kupferdraht von z. B. 0,6 mm 0 und 2 mm Steigung zur Verbindung von zwei weichen Aluminiumplatten 2 mit einer Stärke von 1,5 mm, wobei in die Drahtwendel 1 ein Seelendraht 3 ebenfalls aus ziehhartem Kupferdraht mit einem Durchmesser von z. B. 1,5 mm eingeschoben ist. Anstelle des Kupferdrahtes kann auch ein Draht aus Stahl oder anderen Werkstoffen verwendet werden, und zwar sowohl für die Wendel als auch für die Seele. Unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten zwischen den zu verbindenden Teilen und der Einlage spielen keine Rolle, da sie von der Wendel ausgeglichen werden. Der Seelendraht 3 in der Drahtwendel 1 hat mehrere Funktionen. Er verhindert, daß die Drahtwendel bei dem Preßvorgang »umkippt« und flachgedrückt SS wird. Er bewirkt weiterhin, daß die Kuppen der Drahtwendel gleichmäßig in das Material der Platten 2 eindringen. Würde also z. B. aufgrund einer etwas weicheren Einstellung des Materials der einen Platte bei Beginn des Preßvorganges die Drahtwendel zuerst nur in das Material dieser Platte eindringen, dann erhöht sich der Preßwiderstand, wenn die Oberfläche der Platte auf den Seelendraht 3 trifft, wodurch sichergestellt wird, daß die gegenüberliegenden Kuppen der Drahtwendel 1 in die gegenüberliegende Platte zuerst eingedrückt werden, bis sich beide Platten auf einem Abstand gleich dem Durchmesser des Seelendrahtes 3 genähert haben. Die Drahtseele 3 bietet weiterhin die Möglichkeit, daß die Wendel in beliebige Formen gebogen werden und leicht gehandhabt werden kann. Die »Verbindungslinie« kann dementsprechend bestimmten konstruktiven Gegebenheiten folgen. Es ist auf diese Weise auch möglich, Körper miteinander zu verbinden, die eine entsprechende Oberflächengestaltung aufweisen, z. B. welche längs Vorsprünge in Kreisform oder in anderen schwierigen Formen miteinander verbunden werden sollen.

Das aus der Drahtwendel 1 und dem Seelendraht 3 bestehende Verbindungselement kann in Stücken bestimmter Länge verwendet werden. Das Verbindungselement kann auch eine fortlaufende Länge haben. So können beispielsweise mehrere fortlaufende Verbindungselemente in definierten Abständen voneinander entsprechend der Breite der Aluminiumplatten 2 und der gewünschten Festigkeit der Verbindung angeordnet werden. Das Zusammenpressen der Aluminiumplatten 2 kann also dementsprechend stückweise in einer Presse oder im fortlaufenden Verfahren, z. B. beim Durchlauf der Aluminiumplatten zwischen einem Walzeneingriff erfolgen. Die Aluminiumplatten 2 liegen nach der Befestigung satt aneinander an. Es ist von außen nicht erkenntlich, auf welche Art und Weise sie miteinander verbunden wurden. Da das Material der Aluminiumplatten hinter die Wendelkuppen eingeflossen ist und sämtliche Hohlräume ausgefüllt hat, ergibt sich ein entsprechender »Verankerungseffekt«.

Der Seelendraht 3 kann in die fertige Wendel eingeschoben werden. Es kann jedoch auch die Wendel um den Seelendraht 3 gewickelt werden.

Die Wendel 1 kann jedoch auch, wie die F i g. 3 und 4 zeigen, über mehrere im Abstand voneinander angeordnete Seelendrähte 4 gewickelt sein bzw. es können mehrere Seelendrähte 4 in die Wendel eingeschoben sein.

Die Fig.5 und 6 erläutern die Verwendung eines Verbindungselementes, welches aus einem Band 5 besteht, um das die Wendel 1 gewickelt ist. Die »Befestigungsnaht« kann auf diese Weise beliebig breit gestaltet werden, wobei die Höhe den übrigen Gegebenheiten, d. h. dem Material der Platten 2 und der Dicke derselben angepaßt wird.

Die F i g. 7 erläutert die Befestigung eines Rohrheizkörpers 8 auf einer Platte 13. Eine derartige Befestigung wurde bisher im allgemeinen durch Löten vorgenommen. Abgesehen davon, daß derartige Lötarbeiten teuer und schwierig durchzuführen sind, haben sie den Nachteil, daß bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur die Lötung aufschmelzen kann. Es muß also mit sehr hochschmelzenden Loten gearbeitet werden, die sich schwierig verarbeiten lassen. Im Unterschied hierzu soll jedoch die Befestigung eines derartigen Rohrheizkörpers auf einer Platte auf kaltem Wege erfolgen.

Ein im Querschnitt etwa dreieckförmiger Rohrheizkörper 8, welcher einen Mantel 9 aus Aluminium oder sonst einem geeigneten Material besitzt und welcher mit einem Isoliermantel 10, z. B. Magnesiumoxid, gefüllt ist, in dem eine Heizwendel 11 ruht, wird in eine Kerbe eines Preßgesenks 12 eingelegt. Der Rohrheizkörper 8 kann dabei kreisförmig oder haarnadelförmig sein oder auch aus einem geraden Stab bestehen. Es sei angenommen, daß der Rohrheizkörper 8 kreisringförmig i»t Nunmehr werden auf den in die Kerbe eingelegten Rohrheizkörper zwei mit einer Innenseite 3 versehene Wendeln 1, die, wie in Fig.4 dargestellt, ausgebildet sind, aufgelegt, und zwar so, daß eine der Wendeln 1 an der Außenkante und die andere an der

Innenkante des Kreisringes liegt. In diesem Zustand werden die Teile in eine Presse gelegt und mit einem Druck von 4 t je cm Rohrheizkörperlänge verpreßt. Dieses Verfahren hat dabei den besonderen Vorteil, daß das Isoliermaterial 10 des Rohrheizkörpers 8 verdichtet wird, so daß auf eine Nachverdichtung des Rohrheizkörpers nach der Formung in Kreisform derselben verzichtet werden kann. Während also bei einem Auflöten eines Rohrheizkörpers oftmals infolge der Hitzeeinwirkung die Qualität desselben verschlechtert wird, wird eine Verbesserung im Sinne einer Erhöhung der Lebensdauer desselben erzielt. Dies bedeutet auch, daß das Verfahren keinerlei zusätzlichen Aufwand gegenüber einer üblichen Rohrheizkörperherstellung mit sich bringt, d. h. das Aufpressen des Rohrheizkörpers auf eine Bodenplatte 13, wie in F i g. 7 dargestellt, erfolgt sozusagen ohne nennenswerten Kostenaufwand.

Die Fig.8 erläutert das Verbinden von zwei Blechtafeln oder -streifen 14, wobei mehrere mit Seelendrähten 3 versehene Wendeln 1 im Abstand voneinander zwischen den Blechtafeln 14 angeordnet werden. Das Verfahren ersetzt die bisher angewendete, jedoch wesentlich teuere Vernietung, wobei es noch den Vorteil hat, daß Nietlöcher oder Nietköpfe entfallen. Die Tafeln 14 haften jedoch nach der Verpressung ebenso gut aneinander als wenn eine Vernietung vorgenommen worden wäre.

Fig.9 erläutert die Verbindung von Blechtafeln 15 mit ihren Stirnkanten 16. Hierfür werden die Stirnkanten 16 überbrückende Verbindungsstreifen 17 verwendet, wobei vorzugsweise mindestens vier Wendeln zwischen die Verbindungssteifen 17 und die Blechtafeln 15 eingelegt wurden.

Besondere Vorteile bietet das Verbindungselement bei wärmeleitenden Verbindungen sowohl zum Erwärmen als auch zum Kühlen. Sollen z. B. Behälter, Warmwasserbereiter, Bratpfannen, Friteusen, Kaffee-, Wasch- oder Geschirrspülmaschinen von außen beheizt

werden, dann treten durch den schlechten Wärmeüberging zwischen dem Heizkörper und der Behälterwandung erhebliche Verluste auf. Bei thermostatisch geregelten Bratpfannen, Frileusen, Kaffeemaschinen o. dgl. behilft man sich in den meisten Fällen derart, daß die Geräte aus Aluminiumdruckguß hergestellt und ein elektrischer Rohrheizkörper in den Druckguß eingegossen wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Druckguß mit Aufnahmerillen zu versehen, in die nachträglich ein elektrischer Rohrheizkörper eingepreßt wird. Auch das Anlöten von elektrischen Rohrheizkörpern an die Außenwand des Behälters wird in großem Umfang vorgenommen. Alle diese Verfahren sind kostspielig und haben einen relativ hohen Ausschuß.

Im Unterschied hierzu werden die zu verbindenden Teile mit dem erwähnten Verbindungselement verpreßt und sind damit wärmeleitend miteinander verbunden. Durch entsprechende Formgebung des Verbindungselementes ist es möglich, eine sehr gleichmäßige Wärmeleitung zu erzielen.

Fig. 10 zeigt nun die Anwendung des Verbindungselementes für die Herstellung einer elektrisch beheizten Bratpfanne 18 aus Aluminium. Der auf dem Bratpfannenboden aufzubringende Rohrheizkörper 19 besitzt einen Aluminiummantel mit Dreieckprofil. Die Aufpressung erfolgt wie unter Bezugnahme auf F i g. 7 beschrieben.

In Kühlgeräten wurde früher der Verdampfer in Form von runden Aluminiumrohren ausgebildet, die im Kühlraum angeordnet waren. Ein bedeutender Fortschritt wurde durch Verwendung plattierter Aluminiumbleche mit aufgetriebenen Kanälen erzielt, die jedoch teuer sind.

F i g. 11 zeigt nun die Herstellung eines derartigen Verdampfers. Es werden übliche Kühlrohre 24 unter Zwischenlage eines Verbindungselementes 25 auf einem normalen Aluminiumblech 26 befestigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verbindungselement zum mechanischen Verbinden zweier Metallteile weicheren Materials in flächiger Anlage miteinander durch Zwischenlegen des Verbindungselementes und kaltes Aufeinanderpressen der Metallteile, wobei das Verbindungselement in Metallteile eindringt und sich dort verankert, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungse- lement aus einer Drahtwendel (1) besteht, innerhalb der sich eine Metallseele (3,4,5) befindet

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallseele (3, 4) aus ein oder mehreren Runddrähten besteht >5

3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallseele aus einem Flachband (5) besteht

4. Verwendung des Verbindungselementes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Befestigen von Rohrheizkörpern an Behältern, Warmwasserbereitern, Bratpfannen, Friteusen, Kaffee-, Wasch- oder Geschirrspülmaschinen.

5. Verwendung des Verbindungselementes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Verbinden von ²S Blechen oder Metalltafeln, vorzugsweise von Aluminiumblechen oder Aluminiumtafeln.

6. Verwendung des Verbindungselementes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Befestigen von Kühlrohren an Blechen, insbesondere an Aluminiumblechen.