DE4314546A1 - Bauteilverbindung insbesondere für Brillenfassungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verbindung von nicht bzw. nur sehr schwierig schweiß- und/oder lötbaren metalli­ schen Werkstoffen und deren konstruktive Gestaltung für Anwendungen bei nur gering belasteten, quasi filigranen Verbindungslösungen. Bevorzugtes Einsatzgebiet der Bauteilverbindung sind Brillenfassungen.

Insbesondere soll mit der Erfindung eine Verbindung von Titan, Titan-Legierungen, NiTi und Formgedächtnis- bzw. superelastischen Legierungen miteinander oder zu konventi­ onellen Werkstoffen ermöglicht werden.

Es sind bereits Verbindungen bekannt, die mittels Ver­ stiften, Verschrauben und Anprägen hergestellt werden.

Nachteilig bei diesen Ausführungen sind die aufwendige Herstellung, die unzureichende Verdrehsicherung (Gewin­ de), die Beschädigungsgefahr (Anprägen) sowie Probleme hinsichtlich der Einhaltung genauer Toleranzen an der Gesamtfassung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorge­ nannten Nachteile zu vermeiden und durch geeignete konstruktive Ausführungsvarianten wirtschaftlich vorteilhafte Verbindungslösungen zu schaffen.

Das Wesen der Erfindung besteht in der formschlüssigen, mechanischen Verankerung eines Bauteils aus nicht oder nur sehr schwer löt- und/oder schweißbarem Werkstoff mit einem Bauteil bzw. in einem Bauteil, dessen Werk­ stoff gute Löt-und Schweißeigenschaften aufweist. Da durch entstehen, auch wenn beide bzw. alle Ausgangs­ elemente nicht löt- bzw. schweißbar sind, in konventi­ oneller Weise schweiß- und lötbare Bauteile.

Eine der erfindungsgemäßen Ausführungen besteht darin, daß zwischen dem Bauteil aus einer nicht lötfähigen Formgedächtnislegierung (FGL) und einem äußeren lötfä­ higen Bauteil dadurch eine formschlüssige Verbindung hergestellt wird, in dem die im nicht lötfähigen Bau­ teil vorbereiteten Vertiefungen und Abschrägungen durch Löt-oder Klebstoff aufgefüllt werden. Hierdurch ist eine hinreichende Sicherung der Bauteile gegen Verdre­ hung und Auszugsbeanspruchung sichergestellt.

Meßreihen ergaben eine Verbindungsfestigkeit, die der Scherfestigkeit des Lotes, des Klebstoffes bzw. anderer geeigneter Materialien (nachfolgend stellvertretend als Lot bezeichnet) entspricht.

Das Lot wird vorzugsweise als definierte Lotportion in Form eines Lotdrahtabschnitts, einer Lotkugel oder von Lotpaste in das lötfähige Bauteil deponiert. Beim Einschieben des FGL-Bauteils und gleichzeitiger Erwärmung verbindet sich das schmelzflüssige Lot mit der Innenwandung des lötfähigen Bauteils. An den Vertiefungen und Abschrägungen bewirkt das erstarrte Lot eine formschlüssige Verbindung mit dem FGL-Bauteil.

Das Gesamtbauteil (z. B. bei Brillen Brücke und Bügel) kann nun mit der Außenfläche des lötfähigen Bereichs auf konventionelle Art durch Schweifen und/oder Löten zum gewünschten Endprodukt (Brillenfassung) verbunden werden.

Die weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist den Patentansprüchen zu entnehmen.

Durch eine zusätzliche Vorbeschichtung des FGL-Bauteils mit einer PVD-Haftschicht (0,1 µm Au oder Pd) kann gegebenenfalls eine Bindung auch zum FGL-Bauteil und darüberhinaus ein dekorativer Effekt erzielt werden.

Bei der Anwendung des Schleudergußverfahrens für die Herstellung einer Bauteilverbindung werden auf einem Bauteil aus nicht lötfähigem Material, in das im Verankerungsbereich Vertiefungen eingearbeitet wurden, Kunststoffteile montiert. Diese Baueinheit wird in eine Abgußmasse eingebettet, der Kunststoff ausgeschmolzen und der danach vorliegende Hohlraum im Schleudergußver­ fahren mit einem schweiß- und/oder lötfähigem Werkstoff ausgefüllt. Damit ist wieder eine lötfähige Baueinheit entstanden.

Die erfindungsgemäße Bauteilverbindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden; die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 verschiedene Ausführungsvarianten für Bauteilverbindungen durch Einlöten bzw. Einkleben

Fig. 2 die Verbindung zweier Bauteile aus einer Formge­ dächtnislegierung

Fig. 3 Bauteilverbindung mit Verriegelungselementen

Fig. 4 Ausführungsformen für mechanische Bauteilver­ bindungen

Fig. 5 Bauteilverbindung unter Anwendung des Schleudergußverfahrens

Fig. 6 Ausführungsvarianten für Brillenfassungen unter Anwendung der erfindungsgemäßen Bauteilver­ bindungen

In Fig. 1.1 bis 1.7. sind Ausführungsvarianten dargestellt, bei denen das nicht lötfähige Bauteil (1), bestehend aus einer Formgedächtnislegierung (FGL), in ein äußeres lötfähiges Bauteil (2) eingeführt ist. In das Bauteil (1) sind zur besseren Verankerung verschiedenartige Vertiefungen bzw. Abschrägungen (4) eingearbeitet. Als Verbindungsmedium (3), das den Freiraum zwischen den beiden Bauteilen (1) und (2) sowie die Vertiefungen (4) ausfüllt, wird Lot eingesetzt. Die Sicherungswirkung vollzieht sich durch das in den vor­ bereiteten Vertiefungen (4) erstarrte Lot plus Bindung des Lotes mit dem lotfähigen Bauelement.

Fig. 2 zeigt eine weiteres Anwendungsbeispiel gemäß Verfahrensweise nach Fig. 1 in Form der Verbindung zweier Bauteile aus FGL.

Fig. 3.1 und 3.2 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die Sicherung der Verbindung der Bauteile (1) u. (2) gegen Verdrehung und Auszugsbeanspruchung durch einge­ lötete keilförmige Verriegelungselemente (5) erfolgt.

Bei Fig. 3.3 bis 3.5 wurden das FGL-Bauteil (1) und ein umschließendes (Fig. 3.3) bzw. eingreifendes (Fig. 3.4 u. 3.5) Bauteil (2) durch Schleifen oder Fräsen so bearbeitet, daß eine übereinstimmende Vertiefung (4) in Form einer Nut entsteht. In diese Vertiefung wird durch Heftschweißung maßhaltig zum lötfähigen Bauteil (2) bzw. zum Randprofil der Bauteile ein Sperrelement (5) eingebracht. Abschließend werden die lötfähigen Teile miteinander verlötet.

Weitere Ausführungsbeispiele für formschlüssige me­ chanische Verbindungen sind in Fig. 4 dargestellt.

In Fig. 4.1 sind das FGL-Bauteil (1) und ein lötfähiges Bauteil (2), hier als Rohr ausgeführt, gemeinsam gebo­ gen und unmittelbar nach der die Verankerung bewirkenden Biegestelle getrennt.

Auf diese Weise entsteht eine komplette Baueinheit, z. B. Brücke oder Bügel einer Brille, die mittels löt­ fähigem Bauteil (2) durch Schweifen und/oder Löten zu einer Brillenfassung verbunden werden kann. Bei der Ausführung nach Fig. 4.2 wird die Sicherungswirkung durch Anstauchen des nicht lötfähigen Bauteils (1) und nachfolgendes Einpressen in das lötfähige äußere Bau­ teil (2) erzielt.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung einer Bauteilverbindung, die unter Anwendung des Schleudergußverfahrens entsteht. Hierbei werden auf ein FGL-Bauteil (1) mit eingeschliffenen Vertiefungen (4) im Verankerungsbereich, z. B. an den Brückenenden einer Brille, Kunststoffteile (6) montiert. Dieses Gebilde wird in eine Abgußmasse eingebettet, der Kunststoff ausgeschmolzen und der so entstandene Hohlraum im Schleudergußverfahren mit einer lötfähigen Legierung ausgefüllt.

Das so hergestellte Gesamtbauteil wird an seinen angegossenen, lötfähigen Bereichen zu einer Brillenfassung verbunden.

Anwendungsbeispiele für Brillenfassungen, bei denen die erfindungsgemäßen Bauteilverbindungen eingesetzt wur­ den, zeigt Fig. 6. Die Brücken (1) sind jeweils aus FGL. Die Bauteilverbindungen der Brücke zum Randprofil (2), das aus konventionellem leitfähigem Werkstoff besteht, sind gemäß der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis Fig. 5 aufgebaut, d. h. über die jeweilige Bau­ teilverbindung können die FGL-Brücken mit dem Randpro­ fil verlötet werden.

Fig. 6.4 zeigt eine Balkenbrücke mit vergrößert dargestellten Ausführungsvarianten (Einzelheit A u. B) für die Bauteilverbindungen.

Claims (11)

1. Bauteilverbindungen insbesondere für Brillenfassun­ gen zur Verbindung von Bauteilen aus nicht löt- und/oder schweißbaren bzw. nur mit erheblichem Aufwand löt- und/oder schweißbaren metallischen Werkstoffen untereinander oder von Bauteilen der vorgenannten Eigenschaften mit solchen, die aus konventionellen Werkstoffen guter Verbindungseigenschaften bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Veranke­ rung eines Bauteils aus nicht oder nur sehr schwer löt­ und/oder schweißbarem Werkstoff (1) mit bzw. in einem Bauteil (2) erfolgt, dessen Werkstoff gute Löt- und Schweißeigenschaften aufweist, wobei im Verankerungs­ bereich ein Verbindungsmedium (3) gekoppelt mit Siche­ rungselementen, wie Vertiefungen, Anschrägungen (4) in einem oder in beiden Bauteilen und/oder Verriegelungs­ bzw. Sperrelemente (5) und/oder mechanische Verbindun­ gen vorhanden sind.

2. Bauteilverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht löt- und/oder schweißbare Werkstoff aus Titanlegierungen, NiTi, Formgedächtnislegierungen oder superelastischen Legierungen besteht.

3. Bauteilverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmedium (3) Lot, Klebstoff und anderes geeignetes Material einge­ setzt ist.

4. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur sicheren mechanischen Verankerung in das nicht bzw. nur sehr schwer löt­ und/oder schweißbare Bauteil (1) Vertiefungen bzw. Abschrägungen (4) eingebracht sind, dieses Bauteil in ein äußeres löt- und schweißfähiges Bauteil (2) eingeschoben ist und der danach verbleibende Freiraum zwischen den Bauteilen inclusive der Vertiefungen und Abschrägungen mit Lot oder Klebstoff (3) ausgefüllt ist.

5. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verankerung des löt­ fähigen mit dem nicht lötfähigen Bauelement durch Löten die Lotzugabe in Form eines definierten Lotabschnitts, einer Lotkugel oder Lotpaste erfolgt.

6. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungswirkung durch ein eingelötetes keilförmiges Verriegelungselement (5) eintritt.

7. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in das nicht löt- und schweißbare Bauteil (1) als auch in das außenliegende lötfähige Bauteil (2) eine oder mehrere übereinstimmende Vertiefungen (4) (z. B. Nute) eingebracht sind, in die ein weiteres lötfähiges Verriegelungselement (5) einge­ fügt und dieses durch Schweißen und/oder Löten mit dem außenliegenden Bauelement verbunden ist.

8. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein lötfähiges Bauelement (2), z. B. ein Rohr, auf das nicht löt- und/oder schweißfähige Bauelement (1) aufgezogen ist, beide zusammen abgebogen sind und der gebogene Schenkel unterhalb des Biegeradius abgetrennt ist.

9. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungswirkung durch Ans tauchen des nicht lötfähigen Bauteils und Einpressen in das lötfähige äußere Bauteil erfolgt.

10. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht löt- und/oder schweißbares Bauelement (1) partiell nach dem Schleudergußverfahren mit einem löt- und schweißfähigen Werkstoff umgossen bzw. umschlossen ist.

11. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht löt- und/oder schweißbare Werkstoff, vor der Verankerung mit einer nach dem PVD-Verfahren hergestellten Haftvermittlungs­ schicht aus Gold (0,1 µm Au) oder Palladium (0,1 µm Pd) beschichtet ist und dabei dekorative Effekte eingeord­ net sind.