DE4447624C2

DE4447624C2 - Fügeverbindung sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung

Info

Publication number: DE4447624C2
Application number: DE4447624A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Dipl Ing Weihs; Frank Dipl Ing Kocian; Richard Prof Dr Kochendoerfer
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1994-06-01
Filing date: 1994-06-01
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: FR2720798A1; DE4447625C2; US5670183A; FR2720798B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fügeverbindung, um fassend ein erstes Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten Anlagefläche mündenden Durchbruch und ein zweites Fügeteil mit einer zweiten Anlagefläche und einem auf der zweiten Anlagefläche mündenden Durchbruch, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in einer Fügestellung zueinander stehen, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Fügeteils zusammen einen Hohlraum bilden, in dem Hohlraum ein Form schlußelement angeordnet ist, das Formschlußelement ein ver formbar eingebrachtes, in dem Hohlraum ausgehärtetes und flächenhaft an den Fügeteilen anliegendes Formteil umfaßt, das Formschlußelement zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bildet, der das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in zumindest einer Be lastungsrichtung längs der Anlageflächen relativ zueinander fixiert, und das Formschlußelement Hinterschneidungen auf weist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bilden, der das Formschlußelement in dem Hohlraum fixiert.

Eine solche Fügeverbindung ist aus der US-Patentschrift Nr. 5,314,282 (Murphy et al.) bekannt.

Bei der aus der genannten US-Patentschrift bekannten Fügever bindung füllt das Formschlußelement den Hohlraum vollständig aus. Die einander abgewandten Oberflächen der beiden Füge teile sind voneinander getrennt.

Bei vielen Anwendungen ist es jedoch erwünscht, einen Aus tausch von Materie zwischen den einander abgewandten Ober flächen der Fügeteile zuzulassen. Wird zur Fixierung der bei den Fügeteile relativ zueinander die in der genannten US- Patentschrift offenbarte Fügeverbindung verwendet, so müssen zum Zweck des Materieaustauschs zusätzliche Durchbrüche in dem ersten und dem zweiten Fügeteil vorgesehen sein, was erhöhte Bearbeitungskosten zur Folge hat.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Fügever bindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die neben einer Fixierung der beiden Fügeteile relativ zueinander zu sätzlich einen Austausch von Materie zwischen den einander abgewandten Oberflächen der Fügeteile ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Fügeverbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß das Formschlußelement eine das Formschlußelement quer zu den Anlageflächen durchsetzende, einander abgewandte Oberflächen der Fügeteile miteinander verbindende Öffnung aufweist.

Das erfindungsgemäße Konzept bietet den Vorteil, daß die ohnehin zum Zwecke der Fixierung der beiden Fügeteile relativ zueinander in den Fügeteilen vorzusehenden Durchbrüche zu sätzlich für den Austausch von Materie zwischen einander ab gewandten Oberflächen der Fügeteile nutzbar sind. Darüber hinaus wird durch das Vorsehen der das Formschlußelement durchsetzenden Öffnung eine Gewichts- und Materialeinsparung erzielt.

Das Formteil der Fügeverbindung kann aus jedem Werkstoff ge bildet werden, der aus einem pulverförmigen, viskosen oder flüssigen Zustand in dem Hohlraum in einen festen Zustand überführt werden kann.

Die Fügeverbindung kann durch Aufbohren, Schleifen, chemisches Lösen oder Ultraschallzerrütten des Formteils wieder gelöst werden, ohne die Fügeteile zu zerstören.

Vorteilhaft ist es, wenn das Formschlußelement im wesent lichen die Form eines konventionellen Nietes mit zwei Niet köpfen aufweist. In diesem Fall können die mit konventio nellen Nietverbindungen gemachten Erfahrungen und die für diese entwickelten Berechnungsverfahren zumindest teilweise zur Bestimmung der Tragfähigkeit der erfindungsgemäßen Füge verbindung herangezogen werden.

Ferner erlauben es Formschlußelemente in konventioneller Nietform, tragfähige Fügeverbindungen herzustellen, bei denen die Querschnitte der Formschlußelemente längs der Anlage flächen klein im Verhältnis zu den Anlageflächen selbst sind, so daß geringe Materialmengen zur Bildung der Formschlußele mente genügen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Formschlußelement min destens eine glatte Oberfläche aufweist, die mit einem der Fügeteile bündig ist. Eine solche Gestalt des Formschlußele mentes ist leicht herzustellen, indem Mündungsöffnungen des Hohlraums mittels ebener Abdeckungen nach dem Einbringen von formbarem und aushärtbarem Material, aus dem das Formteil ge bildet wird, verschlossen werden. Durch das Fehlen über stehender Nietköpfe bietet eine solche Fügeverbindung eine Platz- und Gewichtsersparnis sowie eine hohe gasdynamische Oberflächengüte.

Günstig ist es, wenn das Formschlußelement aus einem hoch temperaturbeständigen keramischem Material besteht. Während die maximale Anwendungstemperatur der für konventionelle Nietverfahren einsetzbaren Werkstoffe ungefähr 1000°C be trägt, können aus geeigneten Hochtemperatur-Keramikklebern oder -Keramikvergußmassen gebildete Formschlußelemente bei Temperaturen weit über 2000°C eingesetzt werden. Als beson ders geeignet haben sich Keramikkleber auf der Basis von ZrO₂ sowie Aluminiumoxidkeramik-Vergußmassen, die zusätzlich eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen, erwiesen.

Von Vorteil ist es auch, wenn das Formschlußelement aus einem chemisch resistenten keramischen Material besteht. Besonders auf Zirkonoxid basierende Gußmassen zeichnen sich durch gute chemische Beständigkeit aus.

Besonders günstig ist es, wenn das Formschlußelement eine größere Wärmedehnung aufweist als das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil. Es ergeben sich dann nämlich bei Tempera turerhöhung Druckspannungen im Formschlußelement, die bei spielsweise bei keramischen Werkstoffen eine Tragfähigkeits erhöhung erzeugen.

Am schnellsten und einfachsten zu realisieren sind solche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fügeverbindung, bei denen das Formschlußelement ausschließlich das Formteil um faßt. Fs müssen dann keine weiteren Teile in den Hohlraum eingeführt werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner bei einem Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten Anlagefläche mündenden Durchbruch und einem zweiten Fügeteil mit einer zweiten Anlagefläche und einer auf der zweiten Anlagefläche mündenden Ausnehmung, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in eine Fügestellung zuein ander gebracht werden, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Fügeteils zusammen einen Hohlraum bilden, in den Hohlraum eine formbare und aushärtbare Masse eingebracht wird, die formbare und aus härtbare Masse zu einem Formteil geformt wird und das Form teil aushärtet, so daß es flächenhaft an dem ersten Fügeteil und an dem zweiten Fügeteil anliegt und einen Teil eines Formschlußelementes bildet, das zusammen mit dem ersten Füge teil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bildet, der das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in zumindest einer Belastungsrichtung längs der Anlageflächen relativ zueinander fixiert und Hinterschneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bilden, der das Formschlußelement in dem Hohlraum fixiert, dadurch gelöst, daß in dem Formschlußelement eine Öffnung ge bildet wird, die das Formschlußelement quer zu den Anlage f1ächen durchsetzt und einander abgewandte Oberflächen der Formteile miteinander verbindet.

Günstig ist es, wenn die formbare und aushärtbare Masse der art zu einem Formteil geformt wird, daß das Formschlußelement im wesentlichen die Form eines Niets mit zwei Nietköpfen auf weist.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß der Hohlraum nach dem Einbringen des formbaren und aushärtbaren Materials durch Ab deckungen verschlossen wird, bis das formbare und aushärtbare Material ausgehärtet ist. Auf diese Weise wird ein Auslaufen des formbaren und aushärtbaren Materials aus dem Hohlraum und ein Eindringen unerwünschter Fremdstoffe in den Hohlraum vor dem Aushärten vermieden.

Günstig ist es, die Umgebungsbedingungen derart zu verändern, daß das Aushärten der formbaren und aushärtbaren Masse beschleunigt wird, was je nach Art der formbaren und aushärtbaren Masse beispielsweise durch Temperaturerhöhung, Temperaturerniedrigung oder Begasung erreicht werden kann.

Zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Fügeverbindung ist es von Vorteil, ein festes, vorgefertigtes Strukturteil vor dem Aus härten des Formteiles in den Hohlraum einzubringen.

Wird das Strukturteil vorteilhafterweise vor dem Einbringen der formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum einge bracht, so läßt sich die zum Füllen des verbliebenen Hohl raums erforderliche Menge formbarer und aushärtbarer Masse besoriders einfach bestimmen.

Um eine Gewichtsersparnis zu erzielen, kann das Strukturteil nach dem Aushärten der formbaren und aushärtbaren Masse aus dem Hohlraum entfernt werden. In diesem Fall dient das Struk turteil lediglich der Formgebung des Formteils.

Soll das Strukturteil wieder aus dem Hohlraum entfernt wer den, so ist es günstig, die Oberfläche des Strukturteils vor dem Einbringen in den Hohlraum mit einem Trennmittel zu ver sehen.

Die Öffnung in dem Formschlußelement kann auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, daß das Strukturteil derart in den Hohlraum eingebracht wird, daß nach seiner Entfernung aus dem Hohlraum das Formschlußelement eine das Formschlußelement quer zu den Anlageflächen durchsetzende Öffnung aufweist.

Die mechanischen Eigenschaften des Formteils lassen sich da durch günstig beeinflussen, daß die formbare und aushärtbare Masse vor dem Einbringen in den Hohlraum mit Zusatzstoffen wie beispielsweise Langfasern, Kurzfasern, Kugeln, Partikeln oder ähnlichem vermischt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verfahrens zur Herstellung einer Fügeverbindung bei nur einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums sieht vor, daß die formbare und aushärtbare Masse auf einer Oberfläche eines flexiblen Dorns in den Hohlraum eingebracht wird und daß die formbare und aushärtbare Masse durch eine Formänderung des Dorns zu dem Formteil geformt wird.

Um den Dorn mehrfach verwenden zu können, ist es günstig, ihn nach dem Aushärten der formbaren und aushärtbaren Masse aus dem Hohlraum zu entfernen.

Besonders günstig ist es, wenn der flexible Dorn zum zeit weiligen Herstellen einer Fügeverbindung zwischen dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil verwendet wird, bevor er mit der formbaren und aushärtbaren Masse belegt wird. Dadurch ist es möglich, Fertigungsungenauigkeiten der Fügeteile vor dem Herstellen der Fügeverbindung zu erkennen und mit dersel ben Masse auszugleichen, wie sie auch zur Bildung des Form teils verwendet wird. Dieser Gesichtspunkt spielt besonders bei der Verbindung faserkeramischer Fügeteile eine Rolle, da die Formhaltigkeit dieser Fügeteile bei der Fertigung nicht garantiert werden kann.

Die Formänderung des flexiblen Dorns kann beispielsweise durch Änderung des Druckes in einem Hohlraum innerhalb des Dorns erfolgen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Formänderung des flexiblen Dorns dadurch erfolgt, daß Lamellen, die eine Außenhaut des flexiblen Dorns aufspannen, gekrümmt werden.

Beide beschriebene Verfahren ermöglichen eine reversible Formänderung des Dorns, so daß der Dorn ohne weiteres nach dem Aushärten des Formteils aus dem Hohlraum entnommen werden kann.

Jede Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sowohl manuell als auch automatisiert durchgeführt werden.

Eine Vorspannung der Fügeteile läßt sich dadurch erreichen, daß die Fügeteile während des Einbringens der formbaren und aushärtbaren Masse und während des Aushärtens mittels einer Spanneinrichtung zusammengespannt werden, wobei die Vor spannung nach Entfernen der Spanneinrichtung erhalten bleibt.

Ferner betrifft die Erfindung eine zur Herstellung der erfin dungsgemäßen Fügeverbindung geeignete Vorrichtung zum Her stellen einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten An lagefläche mündenden Durchbruch und einem zweiten Fügeteil mit einer zweiten Anlagefläche und einer auf der zweiten An lagefläche mündenden Ausnehmung, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in eine Fügestellung zueinander gebracht werden, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlage fläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Fügeteils zusammen einen Hohlraum bilden, wobei die Vorrichtung einen Einguß kanal zum Einbringen einer formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum, Abdeckungen zum Verschließen der Mündungs öffnungen des Hohlraums und einen Entlüftungskanal zum Ab führen der von der formbaren und aushärtbaren Masse aus dem Hohlraum verdrängten Luft umfaßt sowie einen in einer Durchgangsbohrung der Vorrichtung geführten Stempel zum Einbringen eines Strukturteils in den Hohlraum.

Von Vorteil ist es, wenn die Vorrichtung zusätzlich min destens einen Spülkanal und zumindest ein Verbindungsstück umfaßt, durch das der Eingußkanal und/oder der Entlüftungs kanal mit dem Spülkanal zum Durchspülen mit einem Spülmedium verbindbar sind. So kann verhindert werden, daß der Einguß kanal und/oder der Entlüftungskanal durch ausgehärtete form bare und aushärtbare Masse verstopft wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine zur Herstellung der erfin dungsgemäßen Fügeverbindung geeignete Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 27, die einen flexiblen Dorn umfaßt, an dessen Oberfläche eine formbare und aushärtbare Masse angeordnet werden kann, der in den Hohlraum einführbar ist und dessen Form derart veränderbar ist, daß die an der Oberfläche des Dorns angeordnete formbare und aushärtbare Masse durch die Formänderung des Dorns in dem Hohlraum zu einem Formteil geformt wird, welches einen Teil eines Formschlußelementes bildet, das Hinterschneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bilden, der das Form schlußelement in dem Hohlraum fixiert.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform einer solchen Vor richtung ist vorgesehen, daß der flexible Dorn eine flexible Hülle aufweist, die derart mit einem Innendruck beaufschlag bar ist, daß die Formänderung des Dorns erfolgt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist vorgesehen, daß der flexible Dorn eine flexible Hülle des flexiblen Dorns aufspannende Lamellen aufweist, die derart krümmbar sind, daß die Formänderung des flexiblen Dorns erfolgt.

Bei allen vorstehend beschriebenen Vorrichtungen ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung eine Fixiereinrichtung zum Fixieren der Vorrichtung auf zumindest einem der Fügeteile umfaßt.

Günstig ist es, wenn eine solche Fixiereinrichtung Mittel zum Abdichten einer evakuierbaren Saugkammer umfaßt, so daß die Vorrichtung nach Evakuieren der Saugkammer durch den äußeren Luftdruck an zumindest eines der Fügeteile angepreßt wird.

Zur Beschleunigung des Aushärtevorganges weist die Vorrich tung vorteilhafterweise eine Heizeinrichtung zum Beheizen der formbaren und aushärtbaren Masse auf.

Zur Erhöhung der Tragfähigkeit der erfindungsgemäßen Fügever bindung ist es vorteilhaft, wenn die Fügeverbindung zusätz lich ein in dem Hohlraum angeordnetes vorgefertigtes, festes Strukturteil, wie beispielsweise einen Bolzen, eine Hülse oder ähnliches, umfaßt. In diesem Fall kann das Formteil den Toleranzausgleich zwischen dem Strukturteil und den Begren zungswänden des Hohlraums übernehmen, so daß keine punkt förmigen Spannungsspitzen auftreten und auch Strukturteile aus spröden Werkstoffen, wie beispielsweise keramischen Hochtemperaturwerkstoffen, verwendet werden können.

Um das Einbringen von Strukturteilen, die der Erhöhung der Tragfähigkeit der Fügeverbindung dienen, in den Hohlraum zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung einen in einer Durchgangsbohrung der Vorrichtung geführten Stempel zum Einbringen eines Strukturteils in den Hohlraum umfaßt.

Günstig ist es, wenn das Strukturteil mindestens eine Hinter schneidung aufweist, die zusammen mit dem Formteil einen Formschluß bildet, der das Strukturteil in dem Hohlraum fixiert. Dies stellt eine einfache Möglichkeit dar, das Strukturteil gegen ein Heraus fallen aus dem Hohlraum zu sichern.

Eine andere, vorteilhafte Möglichkeit der Sicherung des Strukturteils besteht darin, daß das Strukturteil mindestens eine Hinterschneidung aufweist und daß das Formschlußelement mindestens ein Sicherungselement umfaßt, das an der Hinter schneidung anliegt und zusammen mit dem Strukturteil, dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bildet, der das Strukturelement in dem Hohlraum fixiert. Dabei ist das zusätzliche Sicherungselement, ebenso wie das Strukturteil, ein vorgeformtes, festes Bauteil, das aus den selben Werkstoffen wie das Strukturteil hergestellt sein kann.

Die einfachste Lösung zur Fixierung des Sicherungselementes besteht darin, daß das Sicherungselement durch Kraftschluß in seiner Lage relativ zu dem Strukturteil fixiert ist.

Darüber hinaus kann eine Vorspannung der Fügeteile erreicht werden, wenn das Sicherungselement vorteilhafterweise auf grund seines Materials und/oder seiner Formgebung elastische Eigenschaften aufweist und in der Fügeverbindung in einem elastisch deformierten Zustand vorliegt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der er findungsgemäßen Fügeverbindung weist das Strukturteil min destens eine Hinterschneidung auf und umfaßt das Form schlußelement mindestens ein Sicherungselement, das min destens eine Hinterschneidung aufweist, die der Hinter schneidung des Strukturteils gegenübersteht, füllt das Form teil einen Zwischenraum zwischen der Hinterschneidung des Strukturteils und der Hinterschneidung des Sicherungsele mentes aus und bildet das Sicherungselement zusammen mit dem Formteil, dem Strukturteil, dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß, der das Strukturteil in dem Hohlraum fixiert.

Günstig ist es, wenn das Formteil eine Umhüllung aufweist, die die Festigkeit des Formteils erhöht.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Fügeverbindung liegt darin, daß zumindest ein Bestandteil des Formschlußelementes ver formbar in den Hohlraum eingebracht wird, an Ort und Stelle aushärtet und ein flächenhaft an den Fügeteilen anliegendes Formteil bildet, so daß weder große Belastungen der Fügeteile während des Herstellens der Verbindung noch punktförmige Spannungsspitzen aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten auf treten können.

Die erfindungsgemäße Fügeverbindung erlaubt es daher, auch Fügeteile aus Werkstoffen mit sprödem Bruchverhalten unter Vewendung von Verbindungselementen aus ebenfalls spröden Werkstoffen miteinander zu verbinden, wofür konventionelle Niet- oder Bolzenverbindungen nicht geeignet sind.

Zur Herstellung einer konventionellen Nietverbindung wird ein Niet mit einem Nietkopf in den Hohlraum (das Nietloch) einge führt und plastisch verformt, wobei ein zweiter Nietkopf ent steht, der ein Herausfallen des Nietes verhindert. Im all gemeinen werden Niete aus metallischen Werkstoffen herge stellt, da solche Niete eine hohe elastische und plastische Verformbarkeit aufweisen, durch die Spannungsspitzen in der Fügeverbindung, die aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten entstehen, abgebaut werden.

Solche konventionellen Nietverfahren sind jedoch nicht dazu geeignet, Fügeverbindungen zwischen Fügeteilen aus Werk stoffen mit sprödem Bruchverhalten herzustellen. Solche Werk stoffe, die praktisch keine plastische Verformung aufweisen, neigen dazu, infolge der nicht unerheblichen Belastungen der Fügeteile während des Nietvorgangs zu brechen. Auch Bolzen verbindungen sind in der Regel zum Herstellen derartiger Fügeverbindungen ungeeignet, da die aufgrund unvermeidbarer Fertigungsungenauigkeiten entstehenden Spannungsspitzen wegen der fehlenden Plastizität der Fügeteile nicht abgebaut werden können. Bei Überschreitung der Materialfestigkeit entsteht daher ein Riß, der wegen des spröden Bruchverhaltens sofort zum Totalversagen der Verbindung führt.

Aus den genannten Gründen ist es auch nicht möglich, Werk stoffe, die geringe Plastizität aufweisen, bei konventio nellen Niet- oder Bolzenverbindungen als Niet- bzw. Bolzen material zu verwenden. Bei vielen Anwendungen ist es jedoch wünschenswert, die Verbindungselemente aus ähnlichem Material wie die Fügeteile herzustellen, damit diese Ver bindungselemente und die Fügeteile vergleichbare physi kalische und chemische Eigenschaften haben und der Einsatz bereich der Fügeteile, beispielsweise bei hohen Temperaturen oder unter chemisch agressiven Umgebungsbedingungen, nicht durch eine geringere Beständigkeit der Verbindungselemente beschränkt wird. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Fügever bindung, im Gegensatz zu konventionellen Niet- oder Bolzen verbindungen, ohne weiteres möglich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar stellung mehrerer Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht durch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung bei beidseitiger Zugänglich keit des Hohlraums und eine Fügeverbindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform der Vorrichtung längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform der Vorrichtung längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht der ersten Ausfüh rungsform der Vorrichtung und einer Ausführungsform einer Fügeverbindung mit einem in den Hohlraum ein gebrachten Strukturteil;

Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht einer Fügeverbin dung mit einem Strukturteil, das mittels eines Sicherungselementes mit trapezförmigem Querschnitt in dem Hohlraum fixiert ist;

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Fügeverbindung aus Fig. 5 längs der Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht einer Fügeverbin dung mit einem Strukturteil, das mittels eines Sicherungselementes mit rechteckigem Querschnitt in dem Hohlraum fixiert ist;

Fig. 8 eine geschnittene Seitenansicht einer Fügeverbin dung, die mittels eines ringförmigen Sicherungsele mentes in dem Hohlraum fixiert ist;

Fig. 9 einen Querschnitt durch die Fügeverbindung aus Fig. 8 längs der Linie 9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Aus führungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung bei einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums mit einem ein Durchgangsloch aufweisenden Formschlußelement beim Einbringen einer formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum;

Fig. 11 eine geschnittene Seitenansicht der zweiten Aus führungsform der Vorrichtung beim Formen der form baren und aushärtbaren Masse zu dem Formschlußele ment;

Fig. 12 eine geschnittene Seitenansicht einer dritten Aus führungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung bei einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums mit einem ein Durchgangsloch aufweisenden Formschlußelement beim Einbringen einer formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum;

Fig. 13 eine geschnittene Seitenansicht der dritten Aus führungsform der Vorrichtung beim Formen der form baren und aushärtbaren Masse zu dem Formschlußele ment.

Identische oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung ist insbesondere zur Herstellung von Fügeverbindungen bei beid seitiger Zugänglichkeit des Hohlraums geeignet. Die als Ganzes mit 22 bezeichnete Vorrichtung umfaßt eine Fixier einrichtung 24 zum Fixieren der Vorrichtung 22 auf einer Oberfläche. Diese Fixiereinrichtung 24 weist ein Halterohr 26 aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi, auf, dessen Achse vertikal gerichtet ist. An einem oberen Ende des Halterohres 26 ist ein Ansaugbalg 28 aus einem elas tischen Material angeformt, der sich von dem Halterohr 26 aus radial nach außen erstreckt, so daß der Ansaugbalg 28 zu sammen mit dem Halterohr 26 im wesentlichen die Form eines senkrecht zur seiner Symmetrieachse halbierten Torus auf weist. An einem dem Halterohr 26 abgewandten Rand des Ansaug balgs 28 ist ein ringförmiger Auflagewulst 30 angeformt. Der Auflagewulst 30 weist eine keilförmige Ringnut 32 auf, die eine Unterseite desselben in zwei ringförmige Dichtlippen 34 unterteilt. Die Dichtlippen 34 verlaufen in derselben Ebene wie ein unterer Rand des Halterohres 26, der als Dichtungs wulst 36 ausgebildet ist.

In dem Halterohr 26 ist ein zu diesem konzentrisches Außen rohr 38 angeordnet und kraftschlüssig mit dem Halterohr 26 verbunden. Das Außenrohr 38 weist einen Boden 40 mit einem den Boden 40 vertikal durchsetzenden, mittigen Bodenloch 42 auf.

In dem Außenrohr 38 ist mit geringem Spiel ein zu diesem kon zentrisches Innenrohr 44 angeordnet, das auf dem Boden 40 aufliegt und dessen Innendurchmesser mit dem Durchmesser des Bodenloches 42 übereinstimmt.

Das Innenrohr 44 ist in dem Außenrohr 38 zwischen einer linken und einer rechten Anschlagstellung eines Anschlag bolzens 46 drehbar, der in ein in der Wand des Innenrohres 44 angeordnetes radiales Gewindesackloch 48 eingedreht ist und von einem die Wand des Außenrohres 38 durchsetzenden, hori zontal verlaufenden Langloch 50 geführt wird. Die linke und die rechte Anschlagstellung des Anschlagbolzens 46 weisen einen Winkelabstand von ungefähr 50° auf.

Die Wand des Innenrohres 44 weist vier axiale Kanäle auf, nämlich einen Eingußkanal 52, einen Entlüftungskanal 54, einen ersten Spülkanal 56 und einen zweiten Spülkanal 58. Die Kanäle 52, 54, 56 und 58 sind in jeweils gleichem radialem Abstand von der Achse des Innenrohres 44 angeordnet. Der Eingußkanal 52 und der Entlüftungskanal 54 liegen einander gegenüber. Ebenso liegt der erste Spülkanal 56 dem zweiten Spülkanal 58 gegenüber. Die Lage des Eingußkanals 52 weist gegenüber der Lage des ersten Spülkanals 56 einen Winkelab stand von ungefähr 110°, von oben gesehen im Uhrzeigersinn, bezüglich der Achse des Innenrohrs 44 auf.

Wenn sich der Anschlagbolzen 46 in seiner linken Anschlag stellung befindet, wie in Fig. 3 dargestellt, so fluchtet der Eingußkanal 52 mit einem den Boden 40 des Außenrohres 38 ver tikal durchsetzenden Eingußloch 60, und der Entlüftungskanal 54 fluchtet mit einem den Boden 40 vertikal durchsetzenden Entlüftungsloch 62. Der erste Spülkanal 56 mündet in eine an einer Oberseite des Bodens 40 angeordnete erste bogenförmige Verbindungsnut 64, der zweite Spülkanal 58 mündet in eine entsprechende zweite bogenförmige Verbindungsnut 66. Die Verbindungsnuten 64 und 66 weisen jeweils einen halbkreis förmigen Querschnitt auf und erstrecken sich, wie in Fig. 2 dargestellt, zwischen dem Eingußloch 60 und dem Entlüftungs loch 62 jeweils über einen Sektor von ungefähr 130°.

Befindet sich dagegen der Anschlagbolzen 46 in seiner rechten Anschlagstellung, so münden der Eingußkanal 52 und der erste Spülkanal 56 beide in die erste Verbindungsnut 64. Dadurch entsteht eine durchströmbare Verbindung zwischen dem Einguß kanal 52 und dem ersten Spülkanal 56. Entsprechend münden der Entlüftungskanal 54 und der zweite Spülkanal 58 in die zweite Verbindungsnut 66, wodurch eine durchströmbare Verbindung zwischen dem Entlüftungskanal 54 und dem zweiten Spülkanal 58 entsteht.

In dem Innenrohr 44 ist ein zu diesem konzentrischer, zylin drischer Stempel 68 mit geringem Spiel verschieblich ange ordnet. Der zylindrische Stempel 68 weist in einem oberen 4Teil eine mittige erste Bohrung 70 und in einem unteren Teil eine inittige zweite Bohrung 72 auf. Die erste Bohrung 70 weist einen geringeren Durchmesser als die zweite Bohrung 72 auf und mündet in die zweite Bohrung 72 ein. Ein anderes Ende der ersten Bohrung 70 mündet auf einer oberen Stirnfläche des zylindrischen Stempels 68.

Die zweite Bohrung 72 mündet auf einer unteren Stirnfläche des zylindrischen Stempels 68 und ist in einem unteren Teil mit einem Gewinde versehen, in das eine Verschlußschraube 74 eingedreht ist, deren zylindrischer Kopf denselben Durch messer wie der zylindrische Stempel 68 aufweist.

In der von der Verschlußschraube 74 verschlossenen zweiten Bohrung 72 ist eine Heizpatrone 76 angeordnet, die über durch die erste Bohrung 70 geführte Versorgungsleitungen 78 und 80 an eine (nicht dargestellte) externe Stromversorgung ange schlossen ist.

Außerdem umfaßt die Vorrichtung 22 noch einen Gegenhalter 82, der eine flache, zylindrische Andruckscheibe 84 aufweist, die von einem zu dieser konzentrischen, ebenfalls zylindrischen Handgriff 86 getragen wird.

Ein plattenförmiges erstes Fügeteil 88 weist eine als An lagefläche 90 bezeichnete untere Oberfläche und eine als Oberseite 92 bezeichnete obere Oberfläche auf. Das erste Fügeteil 88 wird von einem Durchbruch 94 durchsetzt, der einen unteren zylindrischen Abschnitt 96 und einen zu diesem konzentrischen oberen kegelstumpfförmigen Abschnitt 98 um faßt, wobei die gemeinsame Achse beider Abschnitte 96 und 98 auf den Oberflächen 90 und 92 senkrecht steht, der Durch messer des zylindrischen Abschnittes 96 mit dem kleinsten Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnittes 98 überein stimmt und der kegelstumpfförmige Abschnitt 98 sich zur Ober seite 92 hin weitet.

Ein plattenförmiges zweites Fügeteil 100 weist eine als An lagefläche 102 bezeichnete obere Oberfläche und eine als Unterseite 104 bezeichnete untere Oberfläche auf. Das zweite Fügeteil 100 weist einen Durchbruch 106 auf, der einen oberen zylindrischen Abschnitt 108 und einen zu diesem konzen trischen, unteren kegelstumpfförmigen Abschnitt 110 umfaßt, wobei die gemeinsame Achse der beiden Abschnitte 108 und 110 auf den Oberflächen 102 und 104 senkrecht steht, der Durch messer des zylindrischen Abschnittes 108 mit dem kleinsten Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnittes 110 überein stimmt und der kegelstumpfförmige Abschnitt 110 sich zu der Unterseite 104 hin weitet.

Zum Herstellen einer Fügeverbindung werden das erste Fügeteil 88 und das zweite Fügeteil 100 in eine Fügestellung zuein ander gebracht, in der die Anlagefläche 90 des ersten Füge teils 88 und die Anlagefläche 102 des zweiten Fügeteils 100 aneinander anliegen und die zylindrischen Abschnitte 96, 108 der Durchbrüche 94, 106 miteinander fluchten, so daß die Durchbrüche 94 und 106 zusammen einen Hohlraum 112 bilden, wie in Fig. 1 dargestellt.

Die Vorrichtung 22 wird so auf dem ersten Fügeteil 88 ange ordnet, daß der Dichtungswulst 36 und die Dichtlippen 34 an der Oberseite 92 anliegen und der Boden 40 des Außenrohrs 38 eine obere Mündungsöffnung 114 des Hohlraums 112 überdeckt.

Das Halterohr 26, der Ansaugbalg 28 mit dem Auflagewulst 30 und die Oberseite 92 des ersten Fügeteils 88 umschließen eine luftdicht geschlossene Saugkammer 118, die über einen (nicht dargestellten) Anschluß an eine Vakuumpumpe evakuiert wird. Aufgrund des in der Saugkammer 118 entstehenden Unterdruckes werden der Ansaugbalg 28, das Halterohr 26 und das kraft schlüssig mit dem Halterohr 26 verbundene Außenrohr 38 an das erste Fügeteil 88 angepreßt, wodurch die Vorrichtung 22 in ihrer Lage relativ zu dem Hohlraum 112 fixiert wird.

Der zylindrische Stempel 68 wird so weit in das Innenrohr 44 eingeschoben, daß eine Unterseite der Verschlußschraube 74 mit einer Unterseite des Bodens 40 bündig ist. Dadurch ent steht eine ebene Abdeckung, die die obere Mündungsöffnung 114 des Hohlraums 112 bis auf das Eingußloch 60 und das Ent lüftungsloch 62 verschließt.

Eine untere Mündungsöffnung 116 des Hohlraums 112 wird mit Hilfe des Gegenhalters 82 verschlossen, in dem die Andruck scheibe 84 mittels Druckes auf den Handgriff 86 gegen die Unterseite 104 des zweiten Fügeteils 100 gepreßt wird.

Nun wird der Anschlagbolzen 46 in seine linke Anschlag stellung gebracht, in der der Eingußkanal 52 mit dem Einguß loch 60 und der Entlüftungskanal 54 mit dem Entlüftungsloch 62 fluchten.

Eine formbare und aushärtbare Masse wird durch den Einguß kanal 52 und das Eingußloch 60 in den Hohlraum 112 einge gossen oder eingespritzt, wobei die aus dem Hohlraum 112 ver drängte Luft durch das Entlüftungsloch 62 und den Ent lüftungskanal 54 entweicht. Der Einfüllvorgang wird fort gesetzt, bis aus dem Entlüftungskanal 54 formbare und aus härtbare Masse austritt. Dadurch wird eine vollständige Füllung des Hohlraums 112 mit der formbaren und aushärtbaren Masse gewährleistet.

Als formbare und aushärtbare Masse können alle Materialien verwendet werden, die aus einem viskosen oder pastosen Zu stand in einen festen Zustand überführt werden können. Bei spiele dafür sind keramische Schlicker oder Kleber, schmelz bare Metalle oder Nichtmetalle, aushärtbare Kunststoffe oder Gemische aus verschiedenen dieser Materialien.

Für die Herstellung von Fügeverbindungen, die im Hochtem peraturbereich (oberhalb von ungefähr 1000°C) beständig sind, sind vor allem keramische Werkstoffe geeignet.

Besonders bewährt haben sich einkomponentige Keramikkleber auf der Basis von ZrO₂, die bis zu Temperaturen von 2400°C einsetzbar sind, sowie Aluminiumoxidkeramik-Vergußmassen, die eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen.

Für die Herstellung von Fügeverbindungen, die unter chemisch aggressiven Umgebungsbedingungen beständig sind, sind chemisch resistente Werkstoffe wie Glas oder Keramik ge eignet.

Besonders bewährt haben sich auf Zirkonoxid basierende Guß massen, die eine gute chemische Beständigkeit aufweisen.

Die mechanischen Eigenschaften der Fügeverbindung können be einflußt werden, indem Zusatzstoffe wie beispielsweise Lang fasern, Kurzfasern, Kugeln, Partikel oder ähnliches mit der formbaren und aushärtbaren Masse vermischt werden.

Nach dem Ende des Einfüllvorgangs wird der Anschlagbolzen 46 in seine rechte Anschlagstellung gebracht. Die im Eingußkanal 52 verbliebene formbare und aushärtbare Masse wird durch Ausspülen mit einem Spülmedium, das unter Druck durch den ersten Spülkanal 56, die Verbindungsnut 64 und den Ein gußkanal 52 strömt, entfernt. Ebenso wird die im Entlüftungs kanal 54 verbliebene formbare und aushärtbare Masse durch Ausspülen mit einem Spülmedium, das unter Druck durch den zweiten Spülkanal 58, die Verbindungsnut 66 und den Ent lüftungskanal 54 strömt, entfernt. Als Spülmedium kann bei spielsweise Luft oder Wasser verwendet werden.

Die in den Hohlraum 112 eingebrachte formbare und aushärtbare Masse härtet aus und bildet ein festes Formteil 120.

Je nach Art der verwendeten formbaren und aushärtbaren Masse kann der Vorgang der Aushärtung durch Veränderung der Um gebungsbedingungen (Temperaturerhöhung oder -erniedrigung, Begasung) beschleunigt werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung ist vorge sehen, während des Aushärtens den Stromkreis durch die Heiz patrone 76 zu schließen, so daß Wärmeenergie von der Heiz patrone 76 über die Verschlußschraube 74 an die im Hohlraum 112 enthaltene Masse abgegeben wird. Zu diesem Zweck besteht die Verschlußschraube 74 aus einem Material mit hoher Wärme leitfähigkeit.

Das im Hohlraum 112 gebildete Formteil 120 liegt flächenhaft an den Begrenzungswänden der Durchbrüche 94 und 106 an. Das Formteil 120 stellt ein Formschlußelement 122 dar, das zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Formschluß bildet, der das erste Fügeteil 88 und das zweite Fügeteil 100 in Belastungsrichtungen, die parallel zu den Anlageflächen 90, 102 ausgerichtet sind, relativ zueinander fixiert.

Darüber hinaus weist das Formschlußelement 122 einen oberen kegelstumpfförmigen Abschnitt 124 und einen unteren kegel stumpfförmigen Abschnitt 126 auf, deren Mantelflächen Hinter schneidungen 128 bzw. 130 darstellen, die zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Form schiuß bilden, der das Formschlußelement 122 in dem Hohlraum 112 fixiert.

Somit sind die Fügeteile 88 und 100 gegen eine Scherung und das Formschlußelement 122 gegen ein Heraus fallen aus dem Hohlraum 112 gesichert.

Nach dem Aushärten des Formteils 120 wird die Saugkammer 118 belüftet, worauf die Vorrichtung 22 von der Oberseite 92 des ersten Fügeteils 88 abgenommen werden kann. Auch der Gegen halter 82 wird von der Unterseite 104 des zweiten Fügeteils 100 abgenommen.

Alle genannten Verfahrensschritte sind manuell oder auto matisiert durchführbar.

Soll die so hergestellte Fügeverbindung hohen Temperaturen ausgesetzt werden, so wird zweckmäßigerweise eine formbare und aushärtbare Masse gewählt, die dem Formschlußelement 122 eine Wärmedehnung verleiht, die größer ist als die Wärmedeh nung der Fügeteile 70 und 82. Dadurch ergeben sich bei Tem peraturerhöhung Druckspannungen im Material des Formschluß elementes 122, die eine Erhöhung der Tragfähigkeit erzeugen.

Eine weitere Tragfähigkeitserhöhung kann dadurch erzielt werden, daß Strukturteile wie Bolzen, Hülsen oder ähnliches neben der formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum 112 eingebracht werden. Das Formschlußelement 122 umfaßt in diesem Falle sowohl das Formteil 120 als auch das Struktur teil.

In Fig. 4 ist ein solches Strukturteil 132 in Form eines zylindrischen Bolzens dargestellt, der durch das Innenrohr 44 mit Hilfe des zylindrischen Stempels 68 in den Hohlraum 112 eingedrückt wurde.

Das Strukturteil 132 kann in bereits in den Hohlraum 112 ein gefüllte, noch nicht ausgehärtete formbare und aushärtbare Masse eingedrückt werden.

Es ist aber auch möglich, zuerst das Strukturteil 132 in den Hohlraum 112 einzubringen und dann das verbleibende Volumen des Hohlraums 112 mit formbarer und aushärtbarer Masse auszu füllen. In dem letzteren Falle kann die benötigte Menge formbarer und aushärtbarer Masse einfacher bestimmt werden.

Das Strukturteil 132 weist zwei ringförmige, längs des Um fangs des Strukturteils 132 verlaufende Nuten 134 und 136 mit jeweils halbkreisförmigen Querschnitt auf. In diese ring förmige Nuten 134 und 136 greift jeweils ein ringförmiger Vorsprung des Formteils 120 ein, so daß die ringförmigen Nuten 134 und 136 Hinterschneidungen bilden, die nach dem aushärten des Formteils 120 zusammen mit dem Formteil 120 einen Formschluß bilden, der das Strukturteil 132 in dem Hohlraum 112 fixiert.

Weitere Ausführungsformen der Fügeverbindung unter Verwendung von Strukturteilen 132 bei beidseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums 112 zeigen die Fig. 5 bis 9. Diese Ausführungs formen der Fügeverbindung können ohne Verwendung der vor stehend beschriebenen Vorrichtung hergestellt werden.

Die Fig. 5 und 6 stellen eine Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil 88 mit einem zylindrischen Durchbruch 94 und einem zweiten Fügeteil 100 mit einem zylindrischen Durchbruch 106 dar. Die Fügeteile 88 und 100 befinden sich in einer Fügestellung, in der die Anlagefläche 90 des ersten Fügeteils 88 und die Anlagefläche 102 des zweiten Fügeteils 100 anein ander anliegen und die Durchbrüche 94 und 106 miteinander fluchten.

In den von den Durchbrüchen 94 und 106 gebildeten Hohlraum 112 ist ein Strukturteil 132 eingesetzt. Das Strukturteil 132 weist die Form eines Bolzens mit einem zylindrischen Bolzen kopf 138, dessen Durchmesser den Querschnitt des Durchbruches 94 übertrifft, einem zylindrischen Bolzenschaft 140 und einer längs des Umfangs des Bolzenschaftes 140 verlaufenden ringförmigen Nut 136 mit keilförmigem Querschnitt auf. Der Bolzenkopf 138 kann auch als Halbrundkopf oder als Senkkopf ausgeführt sein.

Das Strukturteil 132 liegt mit einem über die obere Mün dungsöffnung 114 des Hohlraums 112 überstehenden Rand des Bolzenkopfes 138 auf der Oberseite 92 des ersten Fügeteils 88 auf. In dieser Lage befindet sich eine Oberkante der Nut 136 geringfügig oberhalb der Unterseite 104 des zweiten Fügeteils 100.

In die Nut 136 ist eine U-förmige Sicherungsscheibe 142 mit trapezförmigem Querschnitt eingeschoben, wie in Fig. 6 darge stellt. Die Sicherungsscheibe 142 liegt längs eines Sektors von 180° an der ringförmigen Nut 136 und mit einer Oberseite an der Unterseite 104 des zweiten Fügeteils 100 an.

Der Durchmesser des zylindrischen Bolzenschaftes 140 ist kleiner als der des Hohlraums 112, so daß zwischen dem Bolzenschaft 140 und den Begrenzungswänden der Durchbrüche 94 und 106 ein rohrförmiger Zwischenraum verbleibt, den ein aus einer formbaren und aushärtbaren Masse durch Aushärten ent standenes Formteil 120 vollständig ausfüllt. Durch das Form teil 120 ist somit ein Ausgleich der Passungstoleranz zwischen Bolzenschaft 140, Bolzenkopf 138 und den Fügeteilen 88, 100 gegeben.

An seinem unteren Ende trägt das rohrförmige Formteil 120 einen radial nach innen abstehenden ringförmigen Absatz 144, der in die ringförmige Nut 136 eingreift.

Das Formschlußelement 122 umfaßt in diesem Falle das Formteil 120, das Strukturteil 132 und die Sicherungsscheibe 142 und bildet zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Formschluß, der das erste Fügeteil 88 und das zweite Fügeteil 100 in Belastungsrichtungen parallel zu den Anlageflächen 90 und 102 relativ zueinander fixiert. Außerdem fixiert das Formteil 120 die Sicherungsscheibe 142 durch Kraftschluß in der ringförmigen Nut 136.

Das Strukturteil 132 bildet zusammen mit der Sicherungs scheibe 142, dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Formschluß, der das Strukturteil 132 in dem Hohl raum 112 fixiert.

Die in Fig. 7 dargestellte weitere Ausführungsform der Füge verbindung unterscheidet sich von der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß die ringförmige Nut 136 und die Sicherungsscheibe 142 einen rechteckigen statt eines keilförmigen bzw. eines trapezförmigen Quer schnittes aufweisen.

Bei der in den Fig. 8 und 9 dargestellten weiteren Ausfüh rungsform der Fügeverbindung weist die ringförmige Nut 136 einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Ein geschlossener Sicherungsring 146 mit rechteckigem Querschnitt ist den Bolzenschaft 140 konzentrisch umgebend angeordnet und liegt mit einer Oberseite an der Unterseite 104 des zweiten Füge teils 100 an. Eine Ringöffnung des Sicherungsringes 146 fluchtet mit dem Durchbruch 106. Die Innenseite des Siche rungsrings 146 weist eine ringförmige Nut 148 mit halbkreis förmigem Querschnitt auf, die der ringförmigen Nut 136 des Strukturteils 132 gegenübersteht.

Ein aus einer formbaren und aushärtbaren Masse durch Aus härten gebildetes Formteil 120 füllt den Zwischenraum zwischen dem Strukturteil 132 einerseits und dem ersten Füge teil 88, dem zweiten Fügeteil 100 und dem Sicherungsring 146 andererseits vollständig aus.

Das Formschlußelement 122 umfaßt in diesem Fall das Formteil 120, das Strukturteil 132 und den Sicherungsring 146 und bildet zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Formschluß, der die beiden Fügeteile 88 und 100 in Belastungsrichtungen parallel zu den Anlageflächen 90 und 102 relativ zueinander fixiert. Außerdem bildet das Formteil 120 zusammen mit dem Strukturteil 132, dem ersten Fügeteil 88, dem zweiten Fügeteil 100 und dem Sicherungsring 146 einen Formschluß, der das Strukturteil 132 in dem Hohl raum 112 fixiert.

Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Vorrich tung und des Verfahrens zur Herstellung einer Fügeverbindung dienen der Herstellung einer Fügeverbindung bei nur einsei tiger Zugänglichkeit des Hohlraums 112.

Eine zur Herstellung von Fügeverbindungen mit einem ein Durchgangsloch aufweisendem Formschlußelement 122 bei nur einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums 112 geeignete zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung. einer Füge verbindung ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt.

Die als Ganzes mit 22 bezeichnete zweite Ausführungsform der Vorrichtung umfaßt einen flexiblen Dorn 192, der einen ein seitig geschlossenen elastischen Schlauch 194, beispielsweise aus einem Latexmaterial, einen an einem offenen Ende des Schlauches 194 angeformten kegelstumpfförmigen Kragen 196 und ein an einer dem Schlauch 194 abgewandten Seite des Kragens 196 angeformtes zylindrisches Anschlagstück 198 aufweist.

Der Kragen 196 und das Anschlagstück 198 weisen jeweils mittige, zueinander und zu dem Schlauch 194 konzentrische Durchgangslöcher auf, deren Durchmesser mit dem Innendurch messer des Schlauches 194 übereinstimmen und die zusammen mit dem Innenraum des einseitig geschlossenen Schlauches 194 einen Innenraum 200 bilden, der auf einer dem Schlauch 194 abgewandten Stirnseite des zylindrischen Anschlagstückes 198 nach außen mündet.

In diese Mündungsöffnung ist eine Schlauchtülle 202 einge steckt, die mit Hilfe einer auf dem Umfang des Anschlag stückes 198 angeordneten Klemme 204 kraftschlüssig mit dem flexiblen Dorn 192 verbunden ist. An einem (nicht darge stellten) anderen Ende der Schlauchtülle 202 ist ein Schlauch angeordnet, der über ein Ventil mit einem Druckbehälter ver bünden ist.

Die miteinander zu verbindenden Fügeteile 88 und 100 sowie deren Fügestellung sind mit den im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten identisch.

Zur Herstellung der Fügeverbindung werden der Kragen 196 und der elastische Schlauch 194 des flexiblen Dorns 192 auf einer Länge, die zumindest der Ausdehnung des Hohlraums 112 senk recht zu den Anlageflächen 90, 102 entspricht, mit einer formbaren und aushärtbaren Masse belegt.

In diese formbare und aushärtbare Masse kann ein Fasergelege mit eingebracht werden.

Nun wird die Vorrichtung 22 mit dem geschlossenen Ende des elastischen Schlauches 194 voran von oben in den Hohlraum 112 eingeführt, bis eine untere Stirnfläche des zylindrischen Anschlagstückes 198 an der Oberseite 92 des ersten Fügeteils 88 anliegt.

Darauf wird das den Innenraum 200 mit dem Druckbehälter ver bindende Ventil geöffnet, wodurch der flexible Dorn 192 mit einem hohen Innendruck beaufschlagt wird.

Dadurch weitet sich der elastische Schlauch 194 ballonartig auf, so daß die an der Oberfläche des elastischen Schlauches 194 angeordnete formbare und aushärtbare Masse gegen die Be grenzungswände des Hohlraums 112 gedrückt wird, wie in Fig. 11 dargestellt.

Günstig ist es, wenn der elastische Schlauch 194 in seinem ballonartig aufgeweiteten Zustand nach unten über den Hohl raum 112 herausragt und einen größeren Durchmesser aufweist als die untere Mündungsöffnung 116 des Hohlraums 112, weil dadurch ein Herauspressen der formbaren und aushärtbaren Masse aus dem Hohlraum 112 verhindert wird.

Nach dem Aushärten bildet die formbare und aushärtbare Masse ein Formteil 120, welches ein Formschlußelement 122 mit einem Durchgangsloch 206 darstellt, das zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Formschluß bildet, der die beiden Fügeteile 88, 100 in Belastungsrich tungen parallel zu den Anlageflächen 90 und 102 relativ zu einander fixiert.

Ferner stellen die an den kegelstumpfförmigen Abschnitten 98, 110 der Durchbrüche 94, 106 anliegenden Bereiche des Form schlußelementes 122 Hinterschneidungen dar, die zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Formschluß bilden, der das Formschlußelement 122 in dem Hohl raum 112 fixiert.

Nach dem Aushärten wird der Druck im Innenraum 200 des flexiblen Dorns 192 reduziert, worauf sich die ballonartige Aufweitung des Schlauches 194 zurückbildet und der flexible Dorn 192 durch das im Formschlußelement 122 vorhandene Durchgangsloch 206 nach oben entnommen werden kann.

Eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung, die ebenfalls zur Herstellung von Füge verbindungen mit einem ein Durchgangsloch 206 aufweisenden Formschlußelement 122 bei nur einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums 112 geeignet ist, ist in den Fig. 12 und 13 darge stellt.

Die als Ganzes mit 22 bezeichnete dritte Ausführungsform der Vorrichtung umfaßt einen Dorn 192, der einen Rundstab 208 aufweist, an dessen einem Ende mehrere krümmbare Lamellen 210 angelenkt sind. Ferner sind die Lamellen 210 auch an einer Stirnfläche einer zylindrischen Laufhülse 212 angelenkt. Die Laufhülse 212 ist mit geringem Spiel auf dem Rundstab 208 ge führt.

Die Lamellen 210 und der Rundstab 208 sind in einem eng an den Lamellen 210 anliegenden, einseitig geschlossenen elasti schen Schlauch 194, der beispielsweise aus einem gummiartigen Material besteht, angeordnet.

Ein eine Öffnung des elastischen Schlauches 194 umgebende Rand des Schlauches 194 ist mit Hilfe eines Klemmringes 214 auf der den Lamellen 210 zugewandten Stirnfläche der Lauf hülse 212 festgeklemmt. Der Klemmring 214 wiederum wird von mehreren längs seines Umfanges verteilten Sicherungsschrauben 216 gehalten, die in dem Klemmring angeordnete Durchgangs löcher 218 durchsetzen und in mit Gewinden versehene axiale Sacklöcher 220 der Laufhülse 212 eingedreht sind.

Die Fügeteile 88 und 100 sowie ihre Fügestellung sind mit den im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten identisch.

Zur Herstellung der Fügeverbindung wird der Rundstab 208 relativ zu der Laufhülse 212 bewegt, bis die Lamellen 210 minimal gekrümmt sind.

Darauf wird der elastische Schlauch 194 auf einer Länge, die zumindest der Ausdehnung des Hohlraums 112 senkrecht zu den Anlageflächen 90, 102 entspricht, mit einer formbaren und aushärtbaren Masse belegt.

Dann wird der Dorn 192 mit dem elastischen Schlauch 194 voran von oben in den Hohlraum 112 eingeführt, bis eine dem elasti schen Schlauch 194 zugewandte Stirnfläche der Laufhülse 212 an der Oberseite 92 des ersten Fügeteils 88 anliegt.

Anschließend wird der Rundstab 208 nach oben gezogen, wobei die Laufhülse 212 durch einen Anpreßdruck auf dem ersten Fügeteil 88 fixiert wird. Da sich somit ein an dem Rundstab 208 angelenkter Abschnitt jeder Lamelle 210 auf einen an der Laufhülse 212 angelenkten Abschnitt jeder Lamelle 210 zube wegt, krümmen sich die Lamellen 210 zwangsläufig nach außen, wodurch sich der elastische Schlauch 194, wie in Fig. 13 dar gestellt, ballonartig aufweitet und die an der Oberfläche des elastischen Schlauches 194 angeordnete formbare und aushärt bare Masse gegen die Begrenzungswände des Hohlraums 112 drückt.

Diese Stellung des Rundstabes 208 wird bis zum Aushärten der formbaren und aushärtbaren Masse beibehalten. Durch das Aus härten entsteht somit ein Formteil 120, welches ein Form schlußelement 122 mit einem Durchgangsloch 206 darstellt, das zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Füge teil 100 einen Formschluß bildet, der die beiden Fügeteile 88 und 100 in Belastungsrichtungen parallel zu den Anlageflächen 90 und 102 relativ zueinander fixiert.

Außerdem stellen die Bereiche des Formschlußelementes 122, die an den Begrenzungswänden der kegelstumpfförmigen Ab schnitte 98, 110 der Durchbrüche 94, 106 anliegen, Hinter schneidungen dar, die zusammen mit den Fügeteilen 88 und 100 einen Formschluß bilden, der das Formschlußelement 122 in dem Hohlraum 112 fixiert.

Nach dem Aushärten wird der Rundstab 208 wieder in seine Aus gangslage zurückbewegt, wodurch sich die Krümmung der La mellen 210 und die balionartige Aufweitung des elastischen Schlauches 194 zurückbilden, so daß die Vorrichtung 22 durch das in dem Formschlußelement 122 vorhandene Durchgangsloch 206 entnommen werden kann.

Die zweite und die dritte Ausführungsform der Vorrichtung können auch vor der Herstellung der Fügeverbindung, ohne mit einer formbaren und aushärtbaren Masse belegt zu werden, dazu verwendet werden, die Fügeteile 88 und 100 zeitweilig mitein ander zu verbinden und zu positionieren.

Dabei ist es möglich, Unebenheiten der Fügeteile 88, 100 vor der Herstellung der Fügeverbindung mit derselben formbaren und aushärtbaren Masse auszugleichen, wie sie auch bei der Herstellung der Fügeverbindung verwendet wird. Dies ist be sonders bei der Verbindung faserkeramischer Fügeteile vor teilhaft, da die Formhaltigkeit solcher Fügeteile bei der Fertigung nicht garantiert werden kann.

Claims

1. Fügeverbindung, umfassend ein erstes Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten Anlage fläche mündenden Durchbruch und ein zweites Fügeteil mit einer zweiten Anlagefläche und einem auf der zweiten An lagefläche mündenden Durchbruch, wobei das erste Füge teil und das zweite Fügeteil in einer Fügestellung zueinander stehen, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Fügeteils zusammen einen Hohlraum bilden, in dem Hohlraum ein Formschlußelement angeordnet ist, das Formschlußelement ein verformbar eingebrachtes, in dem Hohlraum ausgehärtetes und flächenhaft an den Fügeteilen anliegendes Formteil umfaßt, das Formschlußelement zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bildet, der das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in zumindest einer Belastungsrichtung längs der Anlageflächen relativ zueinander fixiert, und das Formschlußelemt Hinterschneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bilden, der das Formschlußelement in dem Hohlraum fixiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußelement (122) eine das Formschlußelement (122) quer zu den Anlageflächen (90, 102) durchsetzende, ein ander abgewandte Oberflächen (92, 104) der Fügeteile (88, 100) miteinander verbindende Öffnung aufweist.

2. Fügeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußelement (122) im wesentlichen die Form eines Nietes mit zwei Nietköpfen (124, 126; 138, 142; 138, 146) aufweist.

3. Fügeverbindung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußelement (122) mindestens eine glatte Oberfläche aufweist, die mit einem der Fügeteile (88, 100) bündig ist.

4. Fügeverbindung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußelement (122) aus einem hochtemperaturbeständigen keramischen Material besteht.

5. Fügeverbindung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußelement (122) aus einem chemisch resistenten keramischen Material be steht.

6. Fügeverbindung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußelement (122) eine größere Wärmedehnung aufweist als das erste Füge teil (88) und das zweite Fügeteil (100).

7. Fügeverbindung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußelement (122) ausschließlich das Formteil (120) umfaßt.

8. Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten Anlagefläche mündenden Durchbruch und einem zweiten Fügeteil mit einer zweiten Anlage fläche und einem auf der zweiten Anlagefläche mündenden Durchbruch, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in eine Fügestellung zueinander gebracht werden, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Füge teils zusammen einen Hohlraum bilden, in den Hohlraum eine formbare und aushärtbare Masse eingebracht wird, die formbare und aushärtbare Masse zu einem Formteil geformt wird und das Formteil aushärtet, so daß das Formteil flächenhaft an dem ersten Fügeteil und an dem zweiten Fügeteil anliegt und einen Teil eines Form schlußelementes bildet, das zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bildet, der das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in zumindest einer Belastungsrichtung längs der Anlage fläche relativ zueinander fixiert, und das Hinter schneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bil den, der das Formschlußelement in dem Hohlraum fixiert, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Formschlußelement eine Öffnung gebildet wird, die das Formschlußelement quer zu den Anlageflächen durchsetzt und einander abge wandte Oberflächen der Formteile miteinander verbindet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die formbare und aushärtbare Masse derart zu einem Formteil geformt wird, daß das Formschlußelement im wesentlichen die Form eines Nietes mit zwei Nietköpfen aufweist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hohlraum nach dem Einbringen des formbaren und aushärtbaren Materials durch Abdeckungen verschlossen wird, bis das Formteil ausgehärtet ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umgebungsbedingungen derart ver ändert werden, daß das Aushärten des Formteils be schleunigt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die formbare und aushärtbare Masse während des Aus härtens erwärmt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strukturteil vor dem Aushärten des Formteiles in den Hohlraum eingebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturteil vor dem Einbringen der formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum eingebracht wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturteil nach dem Aushärten des Formteils aus dem Hohlraum entfernt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Strukturteils mit einem Trennmittel versehen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturteil derart in den Hohlraum eingebracht wird, daß nach seiner Entfernung aus dem Hohlraum das Formschlußelement eine das Form schlußelement quer zu den Anlageflächen durchsetzende Öffnung aufweist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch ge kennzeichnet, daß die formbare und aushärtbare Masse vor dem Einbringen in den Hohlraum mit Zusatzstoffen ver mischt wird, die die mechanischen Eigenschaften des Formteils beeinflussen.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die formbare und aushärtbare Masse auf einer Oberfläche eines flexiblen Dorns in den Hohlraum eingebracht wird und daß die formbare und aushärtbare Masse durch eine Formänderung des Dorns zu dem Formteil geformt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Dorn nach dem Aushärten des Formteils aus dem Hohlraum entfernt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Dorn zum zeitweiligen Herstellen einer Fügeverbindung zwischen dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil verwendet wird, bevor er mit der formbaren und aushärtbaren Masse belegt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Formänderung des flexiblen Dorns durch Änderung des Druckes in einem Hohlraum innerhalb des Dorns erfolgt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Formänderung des flexiblen Dorns dadurch erfolgt, daß Lamellen, die eine Außenhaut des flexiblen Dorns aufspannen, gekrümmt werden.

24. Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten Anlagefläche mündenden Durchbruch und einem zweiten Fügeteil mit einer zweiten Anlage fläche und einer auf der zweiten Anlagefläche mündenden Ausnehmung, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in eine Fügestellung zueinander gebracht werden, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Füge teils zusammen einen Hohlraum bilden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung (22) einen Eingußkanal (52) zum Einbringen einer formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum (112), Abdeckungen (40, 74, 84) zum Verschließen der Mündungsöffnungen (114, 116) des Hohlraums (112) und einen Entlüftungskanal (54) zum Ab führen der von der formbaren und aushärtbaren Masse aus dem Hohlraum (112) verdrängten Luft und einen in einer Durchgangsbohrung der Vorrichtung (22) geführten Stempel (68, 180) zum Einbringen eines Strukturteils (132) in den Hohlraum (112) umfaßt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) Abdeckungen (40, 74, 84) zum Verschließen der Mündungsöffnungen (114, 116) des Hohl raums (112) und einen Entlüftungskanal (54) zum Abführen der von der formbaren und aushärtbaren Masse aus dem Hohlraum (112) verdrängten Luft umfaßt.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) mindestens einen Spülkanal (56, 58) und zumindest ein Ver bindungsstück (64, 66) umfaßt, durch das der Eingußkanal (52) und/oder der Entlüftungskanal (54) mit dem Spülkanal (56, 58) zum Durchspülen mit einem Spülmedium verbindbar sind.

27. Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten Anlagefläche mündenden Durchbruch und einem zweiten Fügeteil mit einer zweiten Anlage fläche und einer auf der zweiten Anlagefläche mündenden Ausnehmung, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in eine Fügestellung zueinander gebracht werden, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Füge teils zusammen einen Hohlraum bilden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung (22) einen flexiblen Dorn (192) umfaßt, an dessen Oberfläche eine formbare und aushärtbare Masse angeordnet werden kann, der in den Hohlraum (112) einführbar ist und dessen Form derart veränderbar ist, daß die an der Oberfläche des Dorns (192) angeordnete formbare und aushärtbare Masse durch die Formänderung des Dorns (192) in dem Hohlraum (112) zu einem Formteil (120) geformt wird, welches einen Teil eines Formschlußelementes (122) bildet, das Hinter schneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Füge teil (88) und dem zweiten Fügeteil (100) einen Form schluß bilden, der das Formschlußelement (122) in dem Hohlraum (112) fixiert.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Dorn (192) eine flexible Hülle (194) aufweist, die derart mit einem Innendruck beaufschlagbar ist, daß die Formänderung des Dorns erfolgt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Dorn (192) eine flexible Hülle (194) des flexiblen Dorns (192) aufspannende Lamellen (210) aufweist, die derart krümmbar sind, daß die Formänderung des flexiblen Dorns erfolgt.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) eine Fixierein richtung (24) zum Fixieren der Vorrichtung (22) auf zu mindest einem der Fügeteile (88, 100) umfaßt.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung (24) Mittel zum Abdichten (26, 28, 34, 36) einer evakuierbaren Saugkammer (118) umfaßt.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) eine Heizein richtung (76) zum Beheizen der formbaren und aushärt baren Masse umfaßt.