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Verfahren zum Senknieten dünner Bleche, insbesondere im Flugzeugbau
Die im Leichtbau, ganz besonders im Flugzeugbau, in großen Mengen vorkommenden dünnen
Bleche lassen sich nur mit größter Vorsicht von geübten Fachleuten nieten, weil
durch die Nietschläge leicht eine bleibende Verformung der Bleche am Umfang des
Nietloches entsteht, die ein Verziehen oder eine Wellenbildung im Blech zur Folge
hat. Trotz dieser großen Schwierigkeiten und des vielen Ausschusses ist man beim
Nieten geblieben, da das Löten lind Schweißen für wechselnd beanspruchte Verbindungen
nicht zuverlässig genug ist und verschiedene Leichtmetallegierungen durch die Erwärmung
bei diesen Arbeitsverfahren ihre Festigkeit einbüßen.
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Besonders große Schwierigkeiten bereitet die Senknietung dünner Bleche
miteinander. Zwar sind bereits viele Vorschläge und auch Vorrichtungen bekanntgeworden,
die bezwecken, beim Nieten Handarbeit möglichst auszuschalten, damit gleiclimäf.#.ige
einwandfreie Nietverbindungen schnell hergestellt werden können. Bei diesen bekannten
Einrichtungen wurden die erforderlichen Löcher in den zu verbindenden Blechen meistens
gebohrt oder gestanzt, und der der von Hand oder selbsttätig eingebrachten Nieten
wurde maschüiell gebildet. Man hätte auch bereits vorgeschlagen, den Nietschaft
selbst als Stanzstempel zur Herstellung der Nietlöcher zu benutzen, doch handelte
es sich hierbei nicht um versenkte Nietverbindungen.
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Für die Herstellung von- Blechverbindungen im Flugzeugbau hat man
auch bereits vorgeschlagen, die Einsenkung der Bleche durch den Senkkopf des. Nietes
zu bewirken, indem der Lochrand der vorgelochten Bleche mittels des Senkkopfes in
eine entsprechende Matrize gedrückt wurde.
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Bekannt ist es auch, ein schwaches ungelochtes Blech mit einem starken
gelochten Teil durch eine Senknietung zu verbinden. Das anzunietende starke Werkstück
ist dabei selbst als Senkform an der dem dünnen Blech zugekehrten Seit ausgebildet.
Das schwache Blech wird dabei zuerst von dem Niet selbst durchbohrt und der Lochrand
in die Versenkung des stärkeren Teils durch den Senkkopf des \ietes liineiiigedriickt.
Der Schliefäkopf liegt auf der unverändert geraden Außenfiäclie des stärkeren Teils
auf. Für die Senknietung zweier dünner und empfindlicher Leichtmetallbleche waren
aber diese bekannten Verfahren wegen technischer Mängel oder fehlender Wirtschaftlichkeit
wenig brauchbar. Denn einmal erforderten sie mehrere Arbeitsgänge und damit einen
großen Aufwand an Arbeitszeit; außerdem war es danach nicht möglich, allgemein den
Nietschaft als Stanzsternpel
zur Herstellung der Nietlöcher zu
verwenden, da das Nietmaterial im Flugzeugbau gegenüber den zu vernietenden Blechen
vielfach aus weicherem Leichtmetall besteht. Ein weiterer Nachteil der bekannten
Verfahren ist darin zu seinen, daß die Lochränder am Nietschaft nicht satt anliegen,
so dali eine praktisch dichte Nietverbindung nicht erreicht wird.
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Diese Schwierigkeiten werden der Erfindung __2emäl.9 dadurch beseitigt,
daß die zli vernietenden u»gelochte» Bleche zwischen einer eine Führung für den
Nietstempel enthaltenden Backe und einem mit einer Senkform ve:selicnen Körper fest
ciiigespaiintw@erden. Die Bleche «erden von dem Niet in die Senkform getrieben und
von diesem gelocht. Der Schließkopf wird im gleichen oder in einem anschließenden
Arbeitsgang gebildet. Durch dieses Verfahren wird neben größter Wirtschaftliclll;eit,
die bei der atiß.erordentlich hohen Zahl der im Flugzeugbau zu \-erarbeitenden Senkniete
von erheblicher Bedeutung i;t, ein sehr sauberes Arbeitsergebnis ohne jede-, Verzielwn
der zu verl)indt#»de» sehr dünnen und sehr empfindlichen Leichtnict.-tllliIcclie
erzielt: @iiit':icrdem ermöglicht e5 die Verwendung eines Nietwerkstolles, der gegenüber
dein Werkstoff der zu verbindenden Bleche erheblich weicher ist. Trotz dieser Weichheit
de#r Nictc werden mit dem \"crfalit-cii nach der Erfindung vollkommen glatte Lochränder
in den zu verbindenden harten Blechen erreicht.
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Zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung dient zweckmäßig
ein Nietic-crkzeug, dessen Schlagstempel einen größeren Energicülierschuß besitzt
und der z. B. mittels i wies Bundes, der auf die Führungshülse für den Niet aufschlägt,
in dem Augenblick zum Stillstand gebracht wird, in dem der Niet die für die Schließkopfbildung
erforderliche Lage erreicht hat. Statt der erwähnten Matrize kann malt auch einen
Gegenhalter verwenden, der zweckmäC;ig keine Bohrung besitzt; denn es wäre bei schlechter
Zugänglichkeit der Nietstelle schwierig, diese Bohrung bei der Nieteinführung von
außen genau zu treffen. Der Gegenhalter, der als Matrize dienen soll, muß also auf
andere Weise nachgiebig sein, und zwar kann man ihn aus einer plastischen Masse
herstellen, z. B. weichem Metall, Hartgummi, Holz oder auch aus Säckchen, die finit
Sand, Metallkörnern u. dgl. gefüllt sind. Die Säckchen können aus Leder, Gummi,
Stoff o. dgl. hergestellt sein. Solche Gegenhalter haben den Vorteil, daß sie dem
das Blech durchstanzenden Nietschaft nur wenig Widerstand entgegensetzen, weil die
Körner gegeneinander eine Art rollende Reibung haben und daher nach der Seite ausweichen
können. Eine vorzeitige Verformung des Nietschaftes wird also verhindert, der Widerstand
ist aber :doch so groß, daß die Geschwindigkeit des Nietes plötzlich abgebremst
wird, wenn der .breitere Nietkopf auf das Blech aufschlägt bzw. der Senkkopf am
ganzen Umfang das Blech eingedrückt hat.
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Bei Venaendung .eines G:egenlialters, der beispielsweise aus Blei
besteht, kann das Nietverfahren nach der Erfindung noch dahin ausgedehnt werden,
daß man die Gescliwindigkcitsenergie des Nietwerkzeuges und des Nietes nicht nur
zum Durchstanzen, sondern im gleichen Arlicitsgangc außerdem noch zur Bildung des
Schließlzopfes ausnutzt, d. h. das Niet durchstößt die zu verbindenden Bleche und
prallt dabei so auf die Masse des Gegenhalters, daß sich der Nietschaft zum Schließl:opf
verformt. Wesentlich zweckmäßiger ist aber die Trennung des Stanzvorganges voll
der Scbließkopfbildung, und zwar so, daß die Einführung des Nietes, d. h. das Durchstanzen,
unter Verwendung eines körnigen Geben. Falters, die Schfießkopfbildung aber mit
einem festen Gegenhalter erfolgt. Dazu kann ein Werkzeulrenutzt werden, das z. B.
auf der einen Seite ein Sandsäckchen, auf der anderen einen Eisenkörper trägt.
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Das :Nietverfahren nach der Erfindung umfaßt noch weitere Nietmöglichkeiten,
undzwar mittels der bekannten Sprengniete. Die Bildu»g des Scliließkopfcf s erfolgt
durch Sprengung einer iin Nietschaft befindlichen Sprengladung. Der Schlagstempel
zum Durchstanzen der Bleche kann zugleich zum Sprengen benutzt werden oder man verwendet
einen besonderen Schlagstift und ein Sprengwerkzeug.
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Zur Erklärung des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung
die für eine Senknietung zweier dmnier Bleche erforderlichen Werkzeuge und die einzelnen
Stufen des Verfahrens dargestellt. Abb. i zeigt das Einführen des Nietes, Abb. z
die Stellung nach dem Einführen und Durchstanzen, die Abb. za vergleichsweise die
entsprechende Stellung bei der bisherigen Senknietung, Abb.3 den Beginn der Schließkopfbildung
und Abb. ¢ die fertige Nietverbindung.
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Die beiden Bleche a und b werden zwischen eine Führungshülse
c und eine Matrize d gepreßt. Die Pressung wird erzielt durch einen Gelenkbügel,
der die Teile c und d verbindet und unmittelbar vor dein Einführen des Nietes schon
zusammengedrückt wird. Der Niet wird durch den Stempel/ mit sehr großer Geschwindigkeit
gegen die beiden Bleche geschleudert. Infolge der außerordentlich großen Beschleunigung,
die der Niete dabei erfährt, kann er nicht umkippen sondern legt sich mit seiner
ebenen Kopffläche an die Stirnfläche des Stempels/ an. Der Nietschaft
treibt
dann die beiden Bleche a und b
in die Senkform der Matrize und durchschlägt
sie gleichzeitig. Die Matrize d fängt den Niete auf und vernichtet die gegebenenfalls
noch übrigbleibende Geschwindigkeitsnergie. Die Blechverbindung hat dann die Form
nach Abb.2. Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren
zwischen Blech und Niet eine sehrgute Anlage an jeder Stelle erzielt wird, während
bei den Senknietungen bisheriger Art, bei denen zuerst das Nietloch gebohrt wird,
zwischen dem Niet und dem Ras@d des Nietloches-Zwischenräume übrigbleiben (Abb.2a).
Die Verbindung nach Abb. a wird nun «,ieder zwischen zwei Werkzeuge, und zwar zwischen
einen Gegenhalter g und eine Preßhülse lz gelegt. Mittels des Döppers i eines Nietwerkzeuges
wird dann der Schließkopf des Nietes gebildet.
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Der Gegenstand der'Erfindung ist nicht an die dargestellte Form und
Zahl der Werkzeuge und Hilfsteile gebunden, ebensowenig, wie an die Niet- und Blechform.
Die beiden Hilfsteile d. und lt wird man zweckmäßig aus einem Stück machen,
und zwar kann man die beiden verschiedenen Bohrungen nebeneinander anordnen oder
beispielsweise in die Bohrung des Teils h eine Buchse einsetzen, die eine Innenbohrung
wie der Teil d aufweist. Außerdem kann an Stelle des Gegenhalters g das obere Werkzeug
nach Abb-: i, das aus dem Stempel/ und der Hülse c besteht, als Gegenhalber verwendet
werden; nur muß in diesem Falle der Stempel/ Birne Nenügend große Masse. bilden,
oder mit den übrigen Teilen des Werkzeuges, z. B. der Hülsec und dem Einführungswerkzeug
im Augenblick des Betens fest verbunden sein. Der Bund am Stempel/ hat den Zweck,
die kinetische Energie des Stempels zu vernichten, die sonst die Bleche zerquetschen
könnte. Die Länge des Stempels/ und der Hülse c sind also gleich groß. Das Werkzeug,
das dem Stempel/ die Geschwindigkeit erteilt, ist nicht dargestellt. Zweckmäßig
sind Stein-pell und Hülse c Bestandteile des Werkzeuges, das z. B. ähnlich
einem Drucklufthammer ausgeführt ist.