DE2819017C2 - Verfahren zum Einbetten eines metallischen Körpers hohlen Querschnitts in einem Kunststoffkörper - Google Patents
Verfahren zum Einbetten eines metallischen Körpers hohlen Querschnitts in einem KunststoffkörperInfo
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Description
25
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbetten eines metallischen Körpers mit hohlem Querschnitt in
einem Kunststoffkörper, bei dem der einzubettende Bereich des metallischen Körpers in eine Spritzgießform
eingelegt plastifizierte Kunststoffmasse in die geschlossene Spritzgießform unter Spritzdruck eingespritzt
und der metallische Körper unter Einwirkung des Spritzdruckes verformt wird.
Es tritt unter anderem auch in der Kraftfahrzeugtechnik das Problem auf, einen metallischen Hohlkörper
durch einen Kunststoffkörper so hindurchzuführen, daß die eine Seite des Kunststoffkörpers trotz der
Durchführung des metallischen Hohlkörpers von der zweiten Seite des Kunststoffkörpers gasdicht getrennt
ist Beispielsweise geht es darum durch einen Kunststofflansch ein metallisches Rohr hindurchzuführen,
wobei die Rohrdurchführung gasdicht sein soll. Dieses Problem kann bei Kraftstoffleitungen und Kraftstoffpumpen
auftreten, die unmittelbar an einen Kraftstofftank angeflanscht werden. Dabei dürfen keine Benzindämpfe
aus dem Kraftstofftank insbesondere in den Fahrgastraum eines Personenwagens austreten.
Es sind bereits Versuche in verschiedener Richtung so
unternommen worden, um eine gasdichte Verbindung zwischen dem metallischen Hohlkörper und dem um
diesen gespritzten Kunststoffkörper herzustellen. So ist beispielsweise zur gasdichten Einbettung eines Rohrfederelements
in einem Kunststoff-Federträger versucht worden, nach Einführen eines starren, den
Spritzdrücken standhaltenden Einsatzes in das Rohrfederelement dieses mit relativ hohem Druck zu
umspritzen. Aufgrund des Spritzdruckes und der verhältnismäßig dünnen Wandstärke der Rohrfeder
erfolgt beim Umspritzen eine plastische Verformung der Rohrfeder. Es hat sich jedoch gezeigt, daß aufgrund
der Schrumpfung des Kunststoff-Federträgers nach dem Spritzvorgang zwischen Federträger und der
Rohrfeder ein feiner Spalt entsteht, der eine Undichtigkeit dieser Verbindung zur Folge hat.
Gemäß einem anderen Versuch wurde die Oberfläcl·
des zu umsDritzenden metallischen Hohlkörpers gerändelt und danach der Hohlkörper umspritzt Ein weiterer Versuch bestand darin, den metallischen Hohlkörper wellenartig bleibend zu verformen, bevor er mit dem Kunststoff umspritzt wurde. Auch diese Versuche haben jedoch nicht zu einer gasdichten Verbindung beider Teile geführt was auf das Undefinierte Schrumpfen des Kunststoffmaterials zurückzuführen ist Es wurde jeweils nur eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem metallischen Körper und dem Kunststoffkörper erreicht
des zu umsDritzenden metallischen Hohlkörpers gerändelt und danach der Hohlkörper umspritzt Ein weiterer Versuch bestand darin, den metallischen Hohlkörper wellenartig bleibend zu verformen, bevor er mit dem Kunststoff umspritzt wurde. Auch diese Versuche haben jedoch nicht zu einer gasdichten Verbindung beider Teile geführt was auf das Undefinierte Schrumpfen des Kunststoffmaterials zurückzuführen ist Es wurde jeweils nur eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem metallischen Körper und dem Kunststoffkörper erreicht
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einspritzen eines metallischen
Hohlkörpers in einen Kunststoffkörper der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem unter
Vermeidung der Nachteile der bekannten Verfahren eine sichere gasdichte Verbindung zwischen dem
metallischen Körper und dem Kunststoffkörper erzielt wird. Dabei soll kein aufwendiger Vorgang zur
besonderen Formgestaltung des einzuspritzenden metallischen Körpers erforderlich sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß zur Herstellung der gasdichten Verbindung
zwischen dem metallischen Körper und dem Kunststoffkörper auf Grund einer Abstimmung der Verformbarkeit
des metallischen Körpers im Bereich des durch das Einspritzen herzustellenden Kunststoffkörpers und des
Spritzdruckes der metallische Körper beim Einspritzen durch den Spritzdruck elastisch verformt wird und nach
der Verfestigung der Kunststoffmasse des Kunststoffkö.-pers auf Grund des elastischen Rückdruckes am
Kunststoffkörper anliegt.
Der Einspritzprozeß wird also so geführt, daß der Spritzdruck ausreicht, den eingelegten metallischen
Körper, vorzugsweise einen Hohlkörper im elastischen Bereich seiner Verformungskennlinie zu verformen.
Daher h?i der metallische Körper stets das Bestreben,
sich wieder in seine ursprüngliche Form auszudehnen, wobei er gegen die verfestigte Spritzmasse aus
Kunststoff drückt, die im verfestigten Zustand nur geringe Ausweichmöglichkeiten hat. Infolge dieser
kraftschlüssigen Verbindung wird mit Sicherheit ein gasdichter Abschluß zwischen beiden Seiten des
Kunststoffkörpers trotz Durchführung des metallischen Körpers erreicht.
Wichtig ist dabei, daß die beiden Parameter, nämlich der Spritzdruck, mit dem der Kunststoff in die Form
gespritzt wird, und die elastische Verformbarkeit des metallischen Hohlkörpers, die insbesondere von seiner
Querschnittsform, von seiner Wandstärke und von seinen Materialeigenschaften, wie der Werte für
Dehnung, materialspezifische Spannung und Schrumpfung, abhängt, aufeinander abgestimmt werden.
Das Verfahren eignet sich im wesentlichen zum Einspritzen von Hohlkörpern, da hier eine ausreichende
elastische Verformung bei noch verhältnismäßig geringen Einspritzdrücken erreicht wird. Gleichwohl ist es
möglich, bei hohen Einspritzdrücken auch mit Vollkörpern zu arbeiten, insbesondere, wenn ein verhältnismäßig
elastisches Metall verwendet wird.
Der Hohlkörper kann grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen. So kann er kreisförmig, elliptisch
oder rechteckig sein.
Das Verfahren kann sowohl mit einem thermoplastischen Kunststoff als auch mit einem duroplastischen
Kunststoff zum Umspritzen des metallischen Körpers ausgeübt werden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein in einen Kunststoffkörper eingespritztes
Rohr in einem Längsschnitt und
Fig.2 eine Kraft-Dehnungs-Kennlinie des zur Herstellung des Rohrs verwendeten Materials.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Stahlrohr bezeichnet, das in
einem Kunststoffkörper 2 eingebettet ist Das Kunststoffrohr hatte vor dem Einspritzen eine hohlzylindrische
Form,
Die Kennlinie der Dehnung des Rohrs a in Beziehung
zu der die Dehnung verursachenden Kraft N ist in F i g. 2 aufgetragen. Zur Herstellung einer gasdichten
Verbindung zwischen dem Stahlrohr 1 und dem ihn
umgehenden Kunststoffkörper 2 wird nun der Kunststoff,
der den Kunststoffkörper 2 bildat, unter einem so großen Druck in die Spritzgießform eingespritzt, daß
sich das Stahlrohr 1 nach innen elastisch verformt, wie in F i g. 1 übertrieben dargestellt Nach Verfestigen des
Kunststoffs zu dem Kunststoffkörper 2 drückt die Wandung des Stahlrohrs 1, die in dem geradlinigen
Hookeschen Bereich 3 der Kennlinie in F i g. 2 verformt ist, von innen gegen den Kunststoffkörper 2, so daß eine
gasdichte Durchführung des Stahlrohrs 1 durch den Kunststoffkörper 2 erreicht ist
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Einbetten eines metallischen Körpers mit hohlem Querschnitt in einem Kunst-Stoffkörper, bei dem der einzubettende Bereich des metallischen Körpers in eine Spritzgießform eingelegt, plastifizierte Kunststoffmasse in die geschlossene Spritzgießform unter Spritzdruck eingespritzt und der metallische Körper unter Einwirkung des Spritzdruckes verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer gasdichten Verbindung zwischen dem metallischen Körper (1) und dem Kunststoffkörper (2) auf Grund einer Abstimmung der Verformbarkeit des metallischen is Körpers (1) im Bereich des durch das Einspritzen herzustellenden Kunststoffkörpers (2) und des Spritzdruckes der metallische Körper (1) beim Einspritzen durch den Spritzdruck elastisch verformt wird und nach der Verfestigung der Kunststoffmasse des Kunststoffkörpers (2) auf Grund des elastischen Rückdruckes am Kunststoffkörper (2) anliegt
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