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Verschließen einer Öffnung in einem metallischen Werkstück Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Verschließen einer Öffnung in einem metallischen Werkstück
vorbestimmter Dicke mittels eines in die Öffnung einzusetzenden metallischen Paßstückes
sowie eine Anordnung und ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens.
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Es ist beispielsweise bekannt, eine derartige Öffnung mit einem Gewinde
zu versehen und durch einen Schraubverschluß abzudichten.
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Auch sind Verschlüsse bekannt, die eine sogenannte nichtlösbare Verbindung
zwischen dem Paß stück und dem Werkstück darstellen.
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Erwähnt seien an dieser Stelle Paßstücke, also Einsätze, deren Kontur
mit der Kontur der Öffnung im wesentlichen übereinstimmt, die in das Werkstück eingeschweißt
oder unter Berücksichtigung einer entsprechenden Passung eingepreßt werden. Diese
bekannten Verfahren sind jedoch wegen der erforderlichen Maßnahmen (Werkstück und
Paß stuck mit Gewinde versehen, miteinander verschweißen bzw. feinste Bearbeitung
mit entsprechenden Toleranzen) sehr aufwendig und teuer.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zu
entwickeln, das mit weniger Arbeitsaufwand verbunden und damit rationeller ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Paßstück mit seitlichem
Spiel auf eine in der Öffnung befindliche Stützfläche des Werkstückes gelegt wird
und daß dann mittels eines stirnseitig mit zumindest einem Keilprofil versehenen
Stempels neben dem durch das Spiel vorgegebenen Spalt Vertiefungen in das Paßstück
und/oder Werkstück eingedrückt werden, durch die ein Teil des Materials von Paß
stück bzw. Werkstück in Richtung auf den Spalt hin verschoben wird und diesen überbrückt.
Dadurch wird eine kraftschlüssige oder auch formschlüssige Verbindung zwischen Paßstück
und Werkstück geschaffen.
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Bei einer bevorzugten Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist
die Höhenabmessung des Paß stückes in seinem auf der Stützfläche aufliegenden Randbereich
geringer als die Röhenabmessung des Werkstückes oberhalb der Stützfläche. D. h.
nach Einlegen des Paß stückes in die Öffnung liegt der obere Rand der Öffnung oberhalb
der Oberkante des Paßstückes. Auf diese Weise ist es möglich, das Paßstück mit dem
Werkstück formschlüssig zu verbinden, indem aus dem Werkstück den oberen Rand des
Paß stückes übergreifende Laschen herausgeformt werden, ohne daß das Paßstück wesentlich
mitverformt wird.
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Eine formschlüssige Verbindung zwischen Paß stück und Werkstück kann
auch dadurch erreicht werden, daß die Öffnung im Bereich oberhalb der Stützfläche
einen Hinterschnitt aufweist, in den ein Teil des Materials des Paß stückes während
der Verformung einfließt. Bei einer derartigen Vorgehensweise ist jedoch wesentmehr
lich/Verformungsarbeit aufzuwenden als wenn, wie in den anderen Fällen, die Materialverformung
nur im Bereich der Oberfläche von Paß stück bzw. Werkstück vorgenommen wird. Eine
Anordnung mit Hinterschnitt wird deshalb nur bei extrem hoch beanspruchten Verbindungen
gewählt werden.
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Bei Verwendung einer Anordnung mit in der Öffnung versenkt angebrachtem
Paßstück empfiehlt sich als Werkzeug ein Stempel, der im Querschnitt die Kontur
der Öffnung aufweist und bei dem das Keilprofil während der DurchIührung des Verfahrens
innerhalb der Öffnung der Stützfläche gegenüberliegt. Bei dieser Ausführung wird
nur das Paßstück in seinem oberen Randbereich verformt, wobei infolge der Ausbildung
des Keilprofils eine Kraftkomponente dafür sorgt, daß ein Teil des verformten Materials
gezielt in Richtung auf den Spalt hin verschoben wird.
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Während man bei Verwendung des eben beschriebenen Werkzeuges lediglich
eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Paß stück und Werkstück erhält, kann man
durch eine andere Ausbildung des Werkzeuges auch eine formschlüssige Verbindung
zwischen Werkstiick und Paßstück schaffen, die dann auch höherneanspruchungen standhält.
Das Werkzeug kann dann beispielsweise so ausgebildet sein, daß das Keilprofil während
der Durchführung des Verfahrens - einen den oberen Rand des Paß stückes zumindest
teilweise übergreifenden aus dem Werkstück abgestellten Kragen formend- neben der
Öffnung liegt. Hierbei ist natürlich vorausgesetzt, daß eine Anordnung benutzt wird,
bei der das Paßstück völlig versenkt in dem Werkstück angebracht ist.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann bei diesem Werkzeug dem
Keilprofil ein weiteres Keilprofil stufenförmig vorgelagert sein, welches der Stützfläche
gegenüberliegt. Dabei wird während der Durchführung des Verfahrens zunächst das
weitere Keilprofil wirksam, indem mit ihm das Paß stuck gestaucht wird, und anschließend
kommt das (auBen gelegene) Keilprofil zum Tragen, das aus dem Werkstück einen Kragen
abstellt, der den Rand des Paßstückes übergreift.
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Der Begriff Keilprofil im Sinne der Erfindung ist so zu verstehen,
daß darunter sowohl ieistenförige, also ag5aestreckte, als auch
einzelne
prismatische oder kegelige Profile fallen.
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Die Erfindung wird an einigen Ausführungsbeispielen mit Hinweis auf
die Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Es ist jeweils schematisch der Verschluß
einer Bohrung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt.
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Figur 1 zeigt eine rein kraftschlüssige Verbindung zwischen Paß stück
und Werkstück.
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Figur 2 und Figur 3 zeigen dagegen formschlüssige Verbindungen zwischen
Paß stück und Werkstück. Diese beiden Ausführungen unterscheiden sich lediglich
dadurch, daß in Figur 2 von einer zylindrischen Bohrung für das Paßstück ausgangen
wird, während im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 die Bohrung für das Paßstück hinterschnitten
ist.
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In allen Figuren ist die jeweilige Anordnung in dem Zustand dargestellt,
wie er sich unmittelbar vor dem Entfernen des Werkzeuges nach Herstellung der Verbindung
ergibt.
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In Figur 1 ist mit 1 das Werkstück, mit 2 das Paßstück und mit 3 der
Stempel des Werkzeugs bezeichnet. Die Bohrung 4 im Werkstück 1 hat in ihrem oberen
Bereich eine zylindrische Ansenkung 5, in welche das Paßstück 2, eine kreisrunde
Platte, die im Durch messer nur geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der
Ansenkung 5, eingelegt ist. Durch die Ansenkung 5 ist in der Bohrung 4 eine Auflageflache
6 für das Paßstück 2 geschaffen worden. Die Dicke des Paßstückes 2 ist geringer
als die Tiefe der Ansenkung 5.
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Der Stempel 3, der im Querschnitt die gleiche Kontur hat we die Ansenkung
5 bzw. das Paßstück 2, hier also kreisrund ist, hat auf seiner dem Paßstück 2 zugekehrten
Stirnseite ein ringförmiges, erhabenes Keilprofil 7, das der Auflagefläche 6 gegenüberliegt.
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Das Keilprofil 7 ist so ausgebildet, daß beim Absenken des Stempels
3 eine Kraftkomponente in Richtung auf den Spalt 8 hin wirksam ist,
die
einen Teil des Materials des Paßstückes gegen die Wand 9 verschiebt, wodurch eine
kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Paßstück 2 und dem Werkstück 1 entsteht.
Für nicht allzu hohe Beanspruchungen ist diese kraftschlüssige Verbindung ausreichend.
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Die Ausführungen nach den Figuren 2 und 3 unterscheiden sich zusammen
von der nach Figur 1 dadurch, daß bei ihnen durch die besondere Ausbildung des Werkzeuges
eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Paßstück und dem Werkstück entsteht.
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Untereinander unterscheiden sie sich nur durch die unterschiedliche
Ausbildung der Ansenkung für das Paßstück. Für beide Anordnungen werden daher im
wesentlichen die gleichen BeZugszeichen benutzt.
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Es sind wiederum nur schematisch und im Schnitt dargestellt das Werkstück
10, das Paßstück 11 und der Stempel 12. Die Bohrung 13 hat in ihrem oberen Bereich
eine zylindrische Ansenkung 14 bzw. eine hinterschnittene Ansenkung 15. Der Stempel
12 weist an seiner Stirnseite zwei konzentrische Keilprofile 16 und 17 auf, die
nacheirander wirksam werden. Beim Absenken des Stempels 12 wird zunächst eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen dem Paßstück 11 und dem Werkstück 10 dadurch hergestellt, daß
das Keilprofil 16 durch Rauchen den lurchmesser des Paßstücks 11 vergrößert und
dadurch eine seitliche Pressung in der zylindrischen Ansenkung 14 hervorruft. Bei
der hinterschnittenen Ansenkung 15 wird das Paßstück 11 schon so verformt, daß schon
gleich eine formschlüssige Verbindung eintritt. Beim weiteren Absenken des Stempels
12 formt das Keilprofil 17 aus der Oberfläche des Werkstückes 10 einen Kragen 18
heraus, der den oberen Rand des Paßstücks 11 wenigstens teilweise übergreift und
auch somit ein Herausrutschen des Paßstücks 11 aus der Ansenkung 14 bzw. 15 verhindert.
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Im Bedarfsfall kann das Paß stück in. einfacher Weise mittels eines
Körnerschlages entfernt werden. Dabei wird es in der Weise verformt, daß es sich
vom Rand her zusammenzieht und mühelos herausgenommen werden kann. Die Nicht-wieder-Verwendbarkeit
des Paßstückes wird dabei in Kauf genommen, da sein materieller Wert meistens gering
ist. Ohne vorherige Nacharbeit der Bohrung kann ein neues Paß stück dann nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren wieder eingesetzt werden.